R2～Cross模式下河道生態(tài)棲息地模擬

（貴州廣播電視大學，貴州貴陽，550004）

R2～Cross模式下河道生態(tài)棲息地模擬

陳海燕

（貴州廣播電視大學，貴州貴陽，550004）

本文用R2～Cross法研究大渡河干流上游下段金川水電站的生態(tài)需水量，并將魚類三場模擬結果做了簡單介紹。

R2～Cross模式；棲息地；魚類三場模擬結果

1　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

生態(tài)環(huán)境需水量的研究工作最早是在國外開展的，國外對生態(tài)環(huán)境需水的研究主要集中在河流生態(tài)系統(tǒng)，一般使用最小流量或最佳流量術語。對其他生態(tài)系統(tǒng)的需水研究則較少。最小流量或最佳流量只是一個范圍，這一范圍考慮河流系統(tǒng)恢復和保護的需要，以維持河流生態(tài)系統(tǒng)的功能。美國早在1908年便對生態(tài)需水量進行了研究，提出了流域管理的概念,認為流域水環(huán)境是一個整體，并且先后提出了關于河道最小生態(tài)流量核算的多種方法,如7Q10 法，Tennant 法，濕周法，R2～Cross 法，河內(nèi)流量增加法等。

2　研究方法

在確定最小流量時需要了解不同下泄流量對于魚類和水域生態(tài)環(huán)境的影響。魚類作為河流生態(tài)中的頂極生物，魚類對于水域生態(tài)環(huán)境的選擇可以作為確定水生生物棲息地的指標。可以通過魚類對流量，水深，流速選擇來確定維持天然河道生態(tài)平衡的最小流量。保護水生物棲息地生態(tài)流量的推薦值一般是基于這樣的一種假設，即保護水生生物指示種所需的水量是與保護整個生態(tài)環(huán)境所需的水量相同的。在計算最小下泄流量時，我門使用了R2～Cross法來計算不同下泄流量的水力學特性，R2～Cross方法認為河流流量的主要生態(tài)功能是維持河流棲息地，尤其是淺灘棲息地,其采用河流寬度、平均水深、平均流速以及濕周率等指標來評估河流棲息地的保護水平，從而確定河流目標流量。R2～Cross 法是以曼寧方程為基礎，根據(jù)一個河流斷面的實測資料，確定相關參數(shù),并將其代表整條河流。該法比水文學方法相對復雜，而且用一個河道斷面水力參數(shù)代表整條河流，容易產(chǎn)生誤差。

它是利用R2～Cross計算水深、流速等水力參數(shù)，然后與生境適宜性標準相比較，然后與生境適宜性標準相比較，計算適于指定水生物種的生境面積，據(jù)此確定河流流量，目的是為水生生物提供一個適宜的物理生境。在根據(jù)經(jīng)驗確定最適合的流量。在不同的流量下，計算的水力學特性主要有水深，流速，濕周這些對于魚類的的洄游通道，產(chǎn)卵場，索餌場，越冬場的不同要求。

3　水文情勢變化對魚類的影響

3.1評價生境斷面的選擇

淺灘及深潭是水生生物必不可少的生存環(huán)境。淺灘生境，光熱條件優(yōu)越，餌料豐富，適于魚類和各類軟體動物棲息、索餌；深潭生境，適合魚類越冬，避害。淺灘—深潭創(chuàng)造了不同底質(zhì)、不同流速、不同深淺的魚類棲息地和產(chǎn)卵地,不僅較大的魚類和軟體動物可以在此生存,幼小的魚類也可找到躲避捕食動物和急流的地方。急流段和緩流段相間分布保持了河道流速的多樣性，急流適于喜急流水環(huán)境魚類的生存;緩流適于喜緩流水環(huán)境魚類的不同的魚類對于產(chǎn)卵場的要求也不一樣，大致有較急流和較緩流河段、急流河段、急流礫石灘河段、緩流乃至靜水的區(qū)域等。

3.2研究河段水文情勢的變化分析

研究河段屬典型山區(qū)河流,斷面多呈V或U形，河道縱坡大，水流湍急，河心常形成許多深潭；河岸兩側(cè)形成淺灘。金川壩址處多年平均徑流量為521m3/s,枯水期2月多年平均月流量為125m3/s。本文使用R2～Cross對研究河段進行了模擬，5個典型生境斷面的水文情勢的變化見圖1:

為了更清楚的表示日流量變化水文情勢的相對變化幅度，本文統(tǒng)計了5個典型生境斷面流量從26m3/s到521m3/s的水文情勢占多年平均來水量521m3/s正常條件下的水文情勢百分比，見圖2：

3.3模擬結果分析

通過對研究河段不同流量下的水文情勢進行模擬，可以得到日流量變化下5個典型生境斷面的平均水深，流速，濕周，水面寬變化曲線和變化幅度。

（1）不同生境斷面水文情勢隨日流量變化改變了研究河段的棲息地的原有生境（圖1）。研究河段日流量的變化對水深的影響在深潭處非常小，在其他地方較大，特別在緩流淺灘和急流淺灘變化明顯；對平均流速的影響在急流和急流淺灘處較小，其他地方較大；對水面寬及濕周的影響在緩流和緩流淺灘及深潭處較小，其他地方較大。換句話講，研究河段日流量的變化對緩流淺灘處的水深、流速影響較大，對急流淺灘處的水深、水面寬、濕周影響較大，對深潭處的流速影響較大，對緩流處的水深、流速影響較大，對急流處的水深、水面寬、濕周影響較大。

圖1：典型生境斷面平均水深，流速，濕周，水面寬隨流量變化圖

圖2：典型生境斷面平均水深，流速，濕周，水面寬變化幅度

（2）不同生境斷面的水文情勢占多年平均來水量521m3/s水文情勢的百分比，可以更清楚的說明平均水深，流速，濕周，水面寬對日流量變化的敏感程度（圖2）。研究河段日流量變化時在深潭處水深變化幅度最小，其他斷面的平均水深變化幅度比較大，變化幅度最大的只占了正常平均水深的20%。流速在急流和急流淺灘處變化幅度最小，其他的變化幅度都比較大；特別是在深潭處，日流量最小時的流速占正常流速的5%。濕周和水面寬在緩流和緩流淺灘及深潭處變化幅度比較小，急流和急流淺灘的變化幅度比較大，日流量最小時的濕周和水面寬占正常濕周和水面寬20%。說明緩流淺灘處的水深、流速；急流淺灘處的水深、水面寬、濕周；深潭處的流速；緩流處的水深、流速；，急流處的水深、水面寬、濕周對流量的變化比較敏感。

4　結論

日調(diào)節(jié)水電站水深、流速、濕周、水面寬等水文情勢在一日內(nèi)的變化對于研究河段魚類的影響可以通過下泄最小生態(tài)流量得到緩解。其實任何水文情勢的變化都可能對魚類造成影響，對于泥沙沖淤和水溫變化對于魚類的影響還有待進一步的研究。

[1] 李嘉、王玉蓉、李克鋒，計算河段最小生態(tài)需水的生態(tài)水力學法，《水利學報》，2006，10（10）：1169-1174．

[2] 王玉蓉，李嘉，李克鋒,芮建良.水電站減水河段魚類生境需求的水力參數(shù)[J].水利學報,2007 ,（1）:107 - 111

The R2～ Cross mode of ecological river habitat simulation

Chen Haiyan
(Guizhou Radio and TV University，Guizhou Guiyang，550004)

In the article, Dadu River upstream research on ecological water demand under section Jinchuan hydropower paper with R2 ~ Cross method, and three fish made a brief introduction to simulation results.

R2 ~ Cross mode；Habitat；Fish three field simulation results