河流生态水力学_坝下河道生态效应与水库生态友好调度(陈求稳著)PPT模板

The law of basin areas indicated that the mean basin area of successive ordered streams formed a linear relationship when graphed.
水系型式(Drainage patterns): 地图上所示河
Pictures showing the geomorphologic & hydrologic characteristics of rivers & streams
Pictures showing the geomorphologic & hydrologic characteristics of rivers & streams
Gross features of a river corridor
河流廊道river corridor横截面，三个主要部分--河道、河漫滩、陡岸可被构造细部和植物群落进 一步细分（图中垂直尺度和河道宽度被夸大了）。
不同地区(a) 和 (b)河廊的 3 个主要组成部分。 尽管具体特征可能随地区而异，大多数河谷包括河 道、河漫滩和过渡的高地边缘.
A fast mountain stream. The gradient is steep and the bottom is largely bedrock.
A slow stream is deeper and has a lower slope gradient.
The mouth of the Amazon, the world’s largest river
B. A diagram of heterogeneity of a tropical floodplain (from Welcomme, 1979)

鲤 20-25
0.2
25-35
0.2
鲢 10-15
0.2
23-25
0.2
草鱼 15-18
0.2
18-20
0.2
鲇 30-60
0.3
鲐 20-25
0.2
梭鱼 14-17
0.2
喜爱流速 (m/s)
0.3-0.5
0.3-0.5 0.3-0.6 0.3-0.6
0.3-0.8 0.3-0.8
0.3-0.5 0.3-0.6
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生态功能-栖息地
栖息地功能作用往往会极大的受到连通性和宽度 的影响。
在河道范围内连通性的提高和宽度的增加通常会 提高该河道作为栖息地的价值。
河流流域内的地形和环境梯度(例如土壤湿度、太 阳辐射和沉积物的逐渐变化)会引起植物和动物群 落的变化。
在宽阔的、互相连接的，并且具有多样的本土植 物群落的河道等这样合适的栖息地条件中通常会 发现比在那些狭窄的、性质都相似的并且高度分 散的河道内存在着更多的生物物种
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生态功能-通道作用
对于迁徙性野生动物和运动频繁的野生动物来说， 河道既是栖息地同时又是通道。
生物的迁徙促进了水生动物与水域发生相互作用 (例如:鲑鱼溯河产卵的迁移活动。产卵期间溯河 到达河流系统上游地段的那些产卵的和垂死的大 量成熟鱼种为河流提供了营养物质输入和促进生 物量的增加。因此，连通性对于水生物种的移动 是非常重要的，同时河流上游源头地区从海洋中 获得营养物质。)
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水流与生物生活史过程作用生态模式
图片来自 TNC
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水流动态对水生生物多样性影响 的关键过程
1水流是河流生境的主要决定因素，同时也 是生物组成的决定性因素，水流动态的改 变在不同空间尺度上改变了栖息地，而且 影响了物种的分布和丰度以及水生群落的 组成和多样性。

同时，随着大数据和人工智能技术的应用，河流动力学的数据分析和模拟预测能力将得到进一步提升。未来，河流动力学将在解决实际问题中发挥更大的作用，为人类社会的可持续发展提供有力支持。
THANKS
感谢您的观看。
地形特征对河流的影响
地形特征决定了河流的基本特点，如流向、流速、泥沙运动等，也影响了河流的开发和治理方式。
包括径流量、流量、水位等，受到气候、地形等因素的影响。
河流水量
包括水的清澈度、污染状况等，与人类的生产和生活密切相关。
水质状况
河流水量和水质状况对人类的生产和生活具有重要影响，如灌溉、航运、发电等。
河流的演变与变化
河谷的形成与演化
河谷的形成是由于水流侵蚀和沉积作用的结果，随着时间的推移，河谷的形态和规模会发生变化。
河流的裁弯取直
在长期的演变过程中，河流会不断裁弯取直，改变河道形态，以保持稳定的流向。
河流的发育阶段
从源头开始，经历上游、中游、下游等不同阶段，每个阶段都有不同的地貌特征和演变特点。
特点
A
B
C
D
河流是地球生态系统的重要组成部分，河流动力学的研究有助于了解和保护地球生态系统。
河流是人类生产生活的重要资源，河流动力学的研究有助于合理利用和保护水资源。
河流是自然灾害的重要来源之一，河流动力学的研究有助于预测和防范自然灾害。
02
CHAPTER
河流的分类与特征
河流的分类标准
按河流的流域面积、河流水量、河流流向、流域地形等标准进行分类。
水文循环是影响河流变化的重要因素，降雨、蒸发、径流等环节都会对河流产生影响。
水文循环
气候变化
地质构造
气候变化如气温、降水等的变化会影响水文循环，进而影响河流的演变。

• 植物通过气孔生理特性来控制水分运动，气孔通过增 加和减少叶的水蒸气传导性来对光、温度、CO2和
叶水势的变化做出响应。影响植物蒸腾的最主要的环 境因子就是植物吸收的净辐射。
• 水分在植物体内运输及其调控机理都属植物水分关系 的范畴，因此植物水分关系是生态水文学的基础。
•
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
• 1998年9月22 - 24日，在捷克的LIBLICE召开了ERB 的第7次会议，会议的主题是“变化环境中流域的水 文和生物地球化学过程”,2000年在比利时的GENT 召开了ERB第8次研究会议。
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第一章 引言
• 1.1 生态水文学的研究起源及进展
• 水资源可持续性的要求
• 1.1.1 生态水文学的孕育阶段(20世纪中叶 至90年代初期)
• 1957年Odum研究了河源系统的能量预算问题，
Margalef提出了生物演替(Biological Succession) 概念 。生物发生带(Biozoonenotic Zone)概念
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
参考书籍
• 李振基、陈小麟等 《生态学》 • 刘云国、李小明主编 《环境生态学导论》 • 金岚主编《环境生态学》 • Andrew J. Baird, Robert L. Wilby 著，赵文智，王
• 湿地以其水陆交替的地貌特征，具有特殊的生态水 文特征，最丰富的生物多样性和较高的生物生产力， 而且因其对气候变化与人类活动影响的异常敏感 性 ，成为地球上生态系统演变最为剧烈的场所之 一

控制设备、电源设备、安装配件等组成，主要设备组成如下图所示。
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水电站－水库调度
二、水情自动测报系统
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水电站－水库调度
交流提纲

一、水文学 二、水情自动测报系统 三、水库调度 四、水库调度基本计算 五、发电计划与洪水预报 六、梯级电站联合调度方案研究
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水电站－水库调度
三、水库调度
1、水库调度的概念 一个水库可以有不同的运用方式，因而会带来不同的效益。特别
应用水文学：运用水文学及有关学科的理论和方法，研 究解决各种实际水文问题的途径和方法，为水利、电力、灌
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水电站－水库调度
一、水文学
溉、供排水、环境保护等工程建设提供水文数据，工程水文 学就是应用水文学的一个分支。
目的：掌握河流的来水规律，根据生产实际需要做出水 文预报，为水库的防洪调度和发电调度提供准确的依据。另 外，就是在不断积累水文数据的基础上进行水文分析计算， 定期（一般是5-8年）对前一阶段的水文计算成果进行复核 和修改，根据情况，必要时对工程进行改造。
调节周期：水库从空到蓄满又放空一次所需的时间。按 照调节周期分，径流调节分为：日调节、周调节、年调节、 多年调节四类。
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水电站－水库调度
一、水文学
日调节：调节周期为1天，它只能对一天内的径流进行 重新分配，解决一天内径流与用水变化的矛盾；
周调节：调节周期为1周，一般是将一周假日内多余的 水量存蓄起来，用水工作日发电；
无雨衰、防雷电、抗干扰、抗暴风等措施，所有遥测站都能够在无人值 守的条件下长期连续正常工作。
㈧、遥测站数据采集处理器采用模块化设计，结构简单，维护方 便，具有良好的多功能扩展配置能力，包括通信方式和接入设备。

04
水利工程案例分析
三峡水利工程
总结词
世界最大水电站
详细描述
三峡水利工程是世界上最大的水电站，位于中国长江上游，具有防洪 、发电、航运和水资源调节等多种功能。
建设历程
三峡工程的建设始于1970年代，经过多年的建设和发展，于2009年 全面投入使用。
工程效益
三峡工程的建设极大地改善了长江流域的防洪条件，同时为周边地区 提供了稳定的电力供应，对促进地区经济发展起到了重要作用。
• 建设历程：都江堰水利工程的建设始于公元前256年，经过不断完善和发展，至今仍然发挥着重要作用。 • 工程效益：都江堰水利工程的建设，不仅为当地居民提供了稳定的生产生活条件，还为周边地区的农业生产和经济发展
提供了重要的支撑。同时，都江堰水利工程也是中国水利文化的重要组成部分，具有重要的历史和文化价值。
防洪工程
防洪工程是指为了防止洪水灾害而修建的工程设施，主要包括堤防、河道整治、水 库、蓄滞洪区等。
防洪工程建设需要遵循“上蓄、中疏、下排”的方针，通过多种措施的综合运用， 提高防洪减灾的能力。
防洪工程建设需要注重生态环境保护和可持续发展，避免过度开发和对自然环境的 破坏。
灌溉工程
灌溉工程是指为了满足农业生 产的需要，通过引水、输水、 配水等设施向农田提供水源的 工程。
水利工程环境保护与移民安置
环境保护
在工程建设过程中采取有效措 施保护生态环境，减少对周边
环境的负面影响。
水资源保护
合理利用水资源，防止水污染 ，保护水生态。
移民安置
制定移民安置方案，保障移民 的合法权益，确保移民生活水 平不降低。
社区参与
鼓励社区参与水利工程建设和 管理，促进社区发展与水利工

第一节 渠化工程的组成
综合利用水资源是我国水利建设的基本原则， 也是内河航运建设的根本方针。
【防洪、发电、航运、灌溉、工业及民用供水、 渔业等】
河流上筑坝蓄水，坝上游形成水库以后，不光 为水资源的利用创造了条件，河道扩宽、水深增加， 可大大改善航运条件。
三峡大坝
航电枢纽工程
第3节 水库的特征的水位
（6）《珠江水系航运规划报告（2008年修编）》（交通部珠江水系
航运规划办公室，2008年12月）。
（8）《广西壮族自治区内河水运发展规划》（广西壮族自治区，
2007年10月）
（9）《西江沿江岸线利用规划报告》（广西水利电力勘测设计研究院，
2010年1月）
（10）《广西西江黄金水道建设规划》（广西壮族自治区人民政府，
1、连续渠化：沿整条河流建造一系列闸坝，将整条 河流划分成若干河段（称为渠化河段），下级闸坝的 回水与上级闸坝尾水相衔接，并满足通航水深要求， 从而使整条河流成为彼此连接的渠化河段，称【连续 渠化】。
2、局部渠化：指渠化仅在局部河段进行；或在相当 长的区间河段进行，但下一级闸坝的回水与上级闸坝 尚有一段距离，渠化河段之间有一段天然河段，各个 渠化河段互不连接。
（2）坝后式：水电站厂房位于坝后，库中水流通过 坝内输水管道引入坝后厂房（图5-5）。
库区
大坝
发电厂房
图5－5 丹江口坝后式水电站
（二）水电站的开发方式及主要建筑物
（3）坝内式：水电站厂房位于坝内（图5-6）；这 类电站的拦河坝坝体结构复杂，地形、地质条件外， 一般多不采用。
大坝
库区
图5－6 坝内式水电站
第五章 河流渠化工程
➢第一节 水资源的综合利用
➢第二节 河流渠化的类型和特点

• 为了帮助分析研究水位变化规律、断面以上流 域内自然地理各因素（特别是气候因素）对该流 域水文过程的影响，以及提供各方面的参考使用， 常将水位观测资料进行整理，主要有水位过程线、 水位历时曲线、相应水位关系曲线。
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•①水位过程线：是指水位随时间变化的曲线。 其绘制方法，是以纵坐标为水位，横坐标为
由于流量施测非常复杂，步骤繁多，则不可能每天连续地施 测；另一方面，在水文站的日常工作中，水位是逐日观测的。 因此，可通过水位资料利用水位流量关系曲线推求流量。
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二、年径流的有关概念
•
年径流量:一个年度内通过河流某断面的水量，
称为该断面以上流域的年径流量。
•
多年平均径流量：实测各年径流量的平均值，称为多年
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（2）、天然河道中平均流速的计算
• 天然河道中平均流速的计算：在有实测资料时，可根据 实测资料求得。在没有实测资料时，可用水力学公式— —谢才公式计算，即：
• v= c Ri
• 式中：v为河道断面平均流速； R为水力半径； i为水面
比降；c为谢才系数，它与糙率等因素有关，其数值可用
总之，影响水位变化的因素众多复杂，水位变化 是各种影响因素综合作用的结果，因此河流水位 情势是非常复杂的。
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（3）、水位变化及水位过程线
• 河流水位有年内变化和年际变化，山区冰雪融水 补给河流和感潮河段，水位日变化明显。
• 河流水位随气候的季节变化和年际变化而变化。 例如由雨水补给的河流，其水位随降雨的变化而 变化，雨季水位高，旱季水位低。由冰雪融水补 给的河流，其水位随气温的变化而变化，气温高， 冰雪融水量多，则河流水位高；气温低，冰雪融 水量少，则河流水位下降。

2、湖泊湿地
3、河流湿地
4、河口湿地
5、海岸湿地
6、浅海水域
7、水
库
8、池 塘
9、稻田
中国湿地分布
西北湿地
青藏湿地
1、东北地区湿地
镜泊湖
长白山天池
2、华北地区湿地
南四湖
白洋淀 南四湖
3、华中地区湿地
千 岛 湖
洪湖 洪泽湖大闸蟹
4、西南地区湿地
泸 沽 湖
丽江
抚仙湖
5、华南地区湿地
池塘生态系统
多种多样的生态系统
“绿色水库” “地球之肺”
1.草原生态系 统
4.森林生态系统
“地球之肾” 2.湿地生态系统 5.淡水生态系 统
④
①
3. 海 洋 生 ③ 态 系 统
② 6.
农 田 7.城市生态系统 生 态 ⑥ 系 统
⑤
⑦
生 态 森林生态系统 系 统 的 类 草原生态系统 型
湖泊生态系统
生态系统 的成分
生产者
（食物关系）
营养结构
（食物链、食物网 ）
消费者
分解者
食物网： 许多食物链相互交错连结的复杂营养关系
物种流动
生 态 系 统 的 功 能
能量流动 物质循环
信息流动
价值流和生物生产等
碳 循 环
二、淡水生态系统
湿地是指陆地和水体之间的过 渡区域，即有湿生或水生植物 生长的区域在多水和过湿条件 下形成,分布广泛,包括沼泽( 为主).沿海滩涂.浅海.以沼泽 植物占优势，动物的种类也很 多。有净化水源.蓄洪抗旱的 作用。
生态水利工程概论
主讲人：XXX
主要内容
生态系统的基本概念
生 态 水 利 工 程 概 论

但生态水力学的概念直至1994年首届国际生态水力学学术会 议后才逐渐形成。

1.2 生态水力学的发展过程

1994年8月 挪威 第一届国际生境水力学会议 1996年6月 加拿大 第二届国际IAHR生境水力学 会议 1999年7月 美国 第三届国际生态水力学会议 2002年3月 南非 河流系统环境流体会议暨第四届 生态水力学会议
1.3 生态水力学的研究方法

生态水力学的研究涉及到水力学、河流动力学 及水生态系统中物理、化学及生物过程。 目前 的研究方法大多可归结为两大类，一类是以大 量现场测试数据或室内水槽试验数据为基础的 统计分析方法。另一类是将水文学与水力学， 形态动力学（morphodynamics），动植物 栖息地品质（habitat quality）以及物种生长 进化联系起来的混合模拟方法。

2.1 水生态系统基本概念


生态（Eco—）一词源于希腊文oikos，其意 为“住所”或“栖息地”。后发展成一门独立 的学科Ecology。1895年，日本帝国大学首先 将Ecology译为生态学，后经武汉大学张挺教 授介绍到我国，一直沿用至今。 早期生态是指一切生物的生存状态。但随着研 究的深入，人们发现生态研究不能把生物从其 特定的、形成物理系统的环境中分隔开来，因 而提出生态系统概念。
酵母菌 真 菌 霉菌
2.2.1.4 非生物环境
非生物环境包括参加物质循环的无机元素和化合物 （如C、N、CO2、O2、Ca、P、K），联系生物和 非生物成分的有机物质（如蛋白质、糖类、脂类和 腐殖质等）以及气候或其它物理条件（如温度、压 力等）
太阳能（光）、CO2
N、P营养物质及无 机物
浮游植物
2.2.1.3 分解者

[7]况琪军,毕永红,周广杰,等.三峡水库蓄水前后浮游植物调查及水环境初 步分析[J].水生生物学报,2005,29(4):355-358.
[8]余志堂,邓中舞,许蕴开,等.丹江口水利枢纽兴建以后的汉江鱼类资源.鱼 类学论文集,第一辑[C].北京:科学出版社.
[9]李蓉,郑垂勇,马骏,赵敏.水利工程建设对生态环境的影响综述[J].水利经
济,2009,27(2):12-16
水利枢纽对河流系统的影响
谢谢！
水利枢纽对河流系统的影响
水利枢纽对河流系统的影响
钱骏等研究表明，水库建成后，水体上层 水温较高，有利于蓝藻、绿藻等浮游植物生 长，一定程度上有利于原生动物和轮虫的生 长繁殖，种类、密度及生物量都会增加；枝 角类的种类可能会有所增加，桡足类可能保 持不变。而对溶解氧敏感，生活于流动洁净 水体中常见的蜉蝣、纺石蚕、石蝇等种类在 种群数量上将受影响,在一定时期内会有所下 降。
长江三峡水利枢纽工程
小浪底水利枢纽工程水利枢纽对河流系统的影响
丹江口水利枢纽工程
河流生态系统指 河流水体的生态系统， 属流水生态系统的一 种，是陆地与海洋联 系的纽带，在生物圈 的物质循环中起着主 要作用。
水利枢纽对河流系统的影响
河流的物理、化学、生态特征是 流域许多因素综合作用的结果，在河 流修建水利枢纽后，河流将产生一系 列复杂的连锁反应改变河流的物理、 生物、化学因素。
动水生态系统的生态平衡依赖于河道平均水流、大小 流量的频率等；河流季节的流量变化，便于鱼类产卵、迁 徙，为河边生物栖息地和洪泛平原的沼泽地、地下水补给 水源、营养物质。筑坝引起河流水力条件的改变，导致河 流、河岸、洪泛平原等各类生态环境产生相应的变化，进 而对河道地貌形态和河床地质的稳定性产生间接影响。