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位置:主页>>>>>专著介绍>>>>>>《闸控河流水文生态效应分析与调控》. 科学出版社,2019.
 

《闸控河流水文生态效应分析与调控》简介:

  左其亭、梁士奎、陈豪、李冬锋 等 著 

  

参考文献标注:

左其亭、梁士奎、陈豪、李冬锋 等 著. 闸控河流水文生态效应分析与调控. 北京:科学出版社,2019.9.

Zuo Qiting; Liang Shikui; Chen Hao; Li Dongfeng; et al. Analysis and regulation of hydro-ecological effects in Dam-contorlled River [M]. Beijing: China WaterPower Press. 2019. 

 

内容提要

 

本书以闸坝数量众多、水资源和水环境问题较为突出的淮河流域一级支流沙颍河为例,系统介绍了闸控河流水文生态效应分析的理论基础、关键技术、野外实验、数学模型、多种调控与保障体系,是作者自2009年至2018年期间持续开展的沙颍河水文生态研究工作的系统总结,主要内容包括:(1)闸控河流水文生态效应分析、水生态系统健康评价相关理论与方法研究;(2)闸控河流水量-水质-水生态多种实验研究;(3)闸控河流水量-水质-水生态多种模型研究;(4)闸控河流水量-水质-水生态多种调控研究及保障体系构建。本书介绍的多闸坝条件下河流水量-水质-水生态调控能力识别、水文生态效应实验与分析、调控模型构建及应用、水生态和谐调控、生态需水调控等内容,对于提高闸控河流水安全保障能力和水资源保护与水生态系统健康水平有着重要的参考价值。

本书可供研究和关心河流水文、水资源与水生态的各专业人士所参考,也可供从事水资源、水生态、水利工程、地理科学、资源环境及有关专业的科技工作者和管理人员参考。

 

 

前言

 

通过修建闸坝的方式进行河流水资源的开发利用,对于支撑经济社会发展具有重要的意义。闸坝的建设运行对保障生产生活用水需求起到了重要作用,与此同时,对河流自然状态的改变也引发了一系列水资源及生态环境问题。随着河流综合开发与联合调度工作的不断开展和深入完善,人们对于河流水环境问题发生的机理和闸坝作用规律的科学认识逐步提高,针对闸坝建设对河流生态系统的影响,研究水文过程中的各种机理与规律,进行科学的闸坝水量-水质-水生态综合调控,对于协调水资源开发利用和河流生态系统保护之间所存在的矛盾,不断改善和修复受损的河流水生态,保障河流水环境和区域水安全具有重要意义。

郑州大学水资源与水环境研究团队自2009年以来,选取以多闸坝为特色的淮河水系沙颍河流域作为研究示范区,针对人类高强度活动影响下的河流水资源和水环境问题,基于现场调查和实验观测,深入开展了理论研究和技术应用,积累了丰富的基础资料,取得了一系列研究成果。针对沙颍河区域水资源和水环境问题的研究方面,先后承担并完成了国家重大水专项专题、国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金、水利部重大项目专题等多个项目;以沙颍河区域相关研究为主要内容,培养毕业5位博士、12位硕士。自2012年开始,本科研团队在沙颍河流域持续开展水生态调查实验(每年度两次),在沙颍河干流槐店闸开展闸坝调度现场实验(每年度一次),为河流水资源和水环境研究进行资料积累,保障和推动相关科研工作的持续开展。本书是研究团队在沙颍河研究系列成果的系统总结,聚集了所有参与者的智慧,是集体的结晶。主要内容概括如下:

(1)多闸坝河流水文生态环境效应量化及评估研究

基于收集的长序列水文资料及在研究区沙颍河流域2012~2016年开展的水生态环境调查实验,深入探索与分析研究区水量、水质、水生态特征,并采用客观、适宜的评价方法、对研究区水体富营养化、水体污染程度、水生态健康状况进行科学、可靠地评估,分析闸坝建设对河流生态系统的影响。

(2)河流水量-水质-水生态相互作用机理分析

从定性的角度,依据迁移-转化理论、能量流动与物质循环理论、生态效应理论对闸控河流水量-水质、水质-水生态、水量-水生态两两作用分析深入到水量-水质-水生态三者相互作用分析。以研究区水生态环境调查实验数据为基础,以闸控河流水量-水质-水生态相互作用机理为支撑,识别影响水生态环境特征的关键因子,构建闸控河流水量-水质-水生态相互作用量化方程与模型。

(3)污染河流水量-水质-水生态模型研究

结合在淮河及沙颍河流域开展的水污染联防实践,在沙颍河槐店闸开展闸坝调控试验,构建了闸坝作用下的水动力—水质模型,分析闸坝对河流水质水量的作用。提出了闸坝防污调控的概念和内涵,并构建了“兼顾兴利、防洪、防污需要”、基于模拟—优化的闸坝防污调控模型,采用多目标遗传算法和模糊优选方法对模型进行求解,研究闸坝优化调控方案;提出了闸坝防污限制水位的概念和内涵,并构建了闸坝防污限制水位模型,并应用该模型开展了多场景模拟,分析单一闸坝和闸坝群对河流水质水量的作用。

(4)闸坝河流水生态健康和谐调控模型体系构建

基于开展的流域水生态调查实验,结合其水体理化指标和生态指标时空分布特征的分析,优选出适合于闸控河流的水质生态学评价方法;提出闸控河流水生态健康的概念及内涵,识别出影响河流水生态健康程度的关键因子,从而构建了闸控河流水生态健康评价指标体系,提出了水生态健康综合指数评价方法;基于和谐论理论,以改善河流水生态健康程度为目标,构建了“面向水生态健康程度最大化、考虑闸坝作用能力约束和水质-水量-水生态互动关系”的闸控河流水生态健康和谐调控模型。

(5)闸控河流水量-水质-水生态综合调控方法体系

基于闸坝条件下的生态水文效应分析,考虑水资源优化配置需求,构建基于生态水文响应机制的闸控河流生态需水调控方法体系框架;构建考虑自然水流情势的闸坝生态调度多目标模型;以典型闸坝调控实验为基础,分析短期调控与长期调控对河流水量-水质-水生态造成的影响特征,采用已构建的闸控河流水量-水质-水生态相互作用量化模型,演算闸坝调控影响的演变特征,并构建闸坝生态调控模型,应用于典型闸坝进行优化调控。

本书由左其亭、梁士奎、陈豪、李冬锋、刘静、罗增良撰写。另外,还有多位研究生参与了实验和研究工作,主要有博士生韩春辉、李佳璐、张修宇、赵衡、郝明辉;硕士生高洋洋、胡瑞、王园欣、刘子辉、陈耀斌、梁静静、郭丽君、陶洁、李来山、许云锋、毛翠翠、崔国韬、魏钰洁、刘军辉、李可任、王园欣、张志强、杨会明、臧超、靳润芳、郭唯、宋梦林、刘欢、王亚迪、石永强、史树洁、韩春华、王妍、纪璎芯、郝林钢、王豪杰、王鑫、李佳伟、李东林、韩淑颖、吴滨滨、李星、宋玉鑫、刁艺璇、冯亚坤等,以及博士后张伟、甘容。得到国家自然科学基金(51709238、U1803241、51779230)和郑州市水资源与水环境重点实验室的经费支持。向支持和关心作者研究工作的所有单位和个人表示衷心的感谢。感谢出版社同仁为本书出版付出的辛勤劳动。此外,作者参阅了大量的参考文献,并尽可能在引文处标注相应的参考文献,但有些内容可能属于表述上雷同,不是直接引用,或者很难查到最早的出处,就很难全部准确标出参考文献,所以在此谨向这些文献的所有作者一并致谢。

由于本书涉及知识面广,受资料及作者水平所限,虽几经改稿,书中疏漏和不足之处在所难免,欢迎广大读者不吝赐教。

 

作者

20194

      

   

       

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

  
 
 

 郑州大学 水利与环境学院,河南省郑州市科学大道100号,邮编 450001
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