[01456132]河湖生态流量评估与保障关键技术及应用

本项目属于水利工程领域中生态水利管理领域。保障河湖生态流量,事关江河湖泊健康,事关生态文明建设,事关高质量发展。近年来,我国河湖生态流量保障工作不断加强,水生态状况得到初步改善。然而河湖生态流量难以保障,河流断流、湖泊萎缩、生物多样性受损、生态服务功能下降等问题依然严峻。该项目面向上述国家重大需求且亟待解决的关键科学问题,通过多学科交叉研究,运用理论分析、模型开发、系统集成等手段,开展河湖生态流量评估与保障关键技术研究,为我国河湖生态保护和生态修复工作提供理论和技术支撑。项目组从2016年开始,结合中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、河南省高校科技创新人才支持项目等课题,开展了近5年系统研究,在河湖生态流量评估与保障关键技术方面取得了一定突破。 一、主要技术内容 （1）针对长江水电梯级开发对河流水文生态环境问题,基于天然水流情势理论,采用IHA-EFCS评价了长江的枯水流量、特枯流量、高流量脉冲、小洪水和大洪水特征流量,考虑上、中、下游生态保护目标及生物关键期,运用HEC-RPT软件,探讨了生态流量特征指标与生态保护目标关系,提出长江干流推荐生态流量过程,并提出考虑生态流量长江水生态保护措施。 （2）针对江湖关系改变对洞庭湖生态环境影响问题,结合河湖生态流量保护目标,提出基于年内展布法和IHA-RVA法的河湖最小、适宜生态流量评价方法以及生态流量满足度计算方法,分析了洞庭湖水系三口、四水和东、西、南洞庭湖的最小和适宜生态流量,综合评价了河湖生态流量保障程度,提出了以工程和非工程相结合的保障措施和对策方案。 （3）针对三峡工程建设对下游重要水生生物生境环境胁迫问题,以国家一级保护动物江豚为保护目标,选取长江中游监利江段为重点研究区域,开展浮游植物、浮游动物、底栖动物、河漫滩植物（湿生植物、挺水植物）开展野外监测,结合研究江段水文、水力、河道地形等监测数据,构建基于多个目标物种食物网能流的物理栖息地模型,综合评价不同水流情势下目标物种适宜栖息地面积的时空变化,量化长江中下游生态流量阈值,进而提出保障下游生态流量的三峡水库生态调度方案。 （4）针对我国北方缺水城市河流生态流量存在问题,以河北省廊坊市为研究对象,分析城市主要河流水系存在生态问题,以最大限度恢复河流自然化状态、还原河流生态流量过程为目标,开展基于自然解决方案（NbS）的廊坊市河流生态流量研究。以龙河作为典型河流,提出采用指示鱼类栖息地模拟法和Penman-Monteith公式法对龙河麦穗鱼和河岸带芦苇的生态流量过程进行计算,确定以生态基流、产卵期脉冲流量和汛期洪水过程的河流生态流量,基于现状流量与目标生态流量的差距分析,提出恢复生态流量、弥合流量差距的保障措施策略。 二、授权知识产权情况 该项目取得了目取得了具有自主知识产权的系列成果,授权国家发明专利19项,软件著作权5项;发表学术论文54篇,其中SCI收录18篇,EI收录4篇,出版专著6部,受到国内外同行的广泛关注与国际刊物文献的引用及评价。 三、应用推广及效益情况 该研究属于应用基础理论研究,研究成果中所提出的河湖生态流量评估与保障技术,对于我国开展大型河流生态修复工作具有较强理论指导,在一定程度上对于河湖生态建设、树立新的治河理念以及恢复河流生态系统健康功能具有重大作用。相关研究成果已经应用到河南省河湖生态修复以及闸坝工程调度管理方面,此外部分研究成果已经应用到长江和黄河流域生态治理与生态修复工作,为我国长江黄河大保护提供了技术支撑。该成果内容丰富,丰富和完善了我国河湖生态流量评估理论技术,促进我国生态文明建设快速推进,社会效益、经济效益和生态效益显著,推广应用前景广阔。