R2～Cross模式下河道生态栖息地模拟

（贵州广播电视大学，贵州贵阳，550004）

R2～Cross模式下河道生态栖息地模拟

陈海燕

（贵州广播电视大学，贵州贵阳，550004）

本文用R2～Cross法研究大渡河干流上游下段金川水电站的生态需水量，并将鱼类三场模拟结果做了简单介绍。

R2～Cross模式；栖息地；鱼类三场模拟结果

1　国内外研究现状

生态环境需水量的研究工作最早是在国外开展的，国外对生态环境需水的研究主要集中在河流生态系统，一般使用最小流量或最佳流量术语。对其他生态系统的需水研究则较少。最小流量或最佳流量只是一个范围，这一范围考虑河流系统恢复和保护的需要，以维持河流生态系统的功能。美国早在1908年便对生态需水量进行了研究，提出了流域管理的概念,认为流域水环境是一个整体，并且先后提出了关于河道最小生态流量核算的多种方法,如7Q10 法，Tennant 法，湿周法，R2～Cross 法，河内流量增加法等。

2　研究方法

在确定最小流量时需要了解不同下泄流量对于鱼类和水域生态环境的影响。鱼类作为河流生态中的顶极生物，鱼类对于水域生态环境的选择可以作为确定水生生物栖息地的指标。可以通过鱼类对流量，水深，流速选择来确定维持天然河道生态平衡的最小流量。保护水生物栖息地生态流量的推荐值一般是基于这样的一种假设，即保护水生生物指示种所需的水量是与保护整个生态环境所需的水量相同的。在计算最小下泄流量时，我门使用了R2～Cross法来计算不同下泄流量的水力学特性，R2～Cross方法认为河流流量的主要生态功能是维持河流栖息地，尤其是浅滩栖息地,其采用河流宽度、平均水深、平均流速以及湿周率等指标来评估河流栖息地的保护水平，从而确定河流目标流量。R2～Cross 法是以曼宁方程为基础，根据一个河流断面的实测资料，确定相关参数,并将其代表整条河流。该法比水文学方法相对复杂，而且用一个河道断面水力参数代表整条河流，容易产生误差。

它是利用R2～Cross计算水深、流速等水力参数，然后与生境适宜性标准相比较，然后与生境适宜性标准相比较，计算适于指定水生物种的生境面积，据此确定河流流量，目的是为水生生物提供一个适宜的物理生境。在根据经验确定最适合的流量。在不同的流量下，计算的水力学特性主要有水深，流速，湿周这些对于鱼类的的洄游通道，产卵场，索饵场，越冬场的不同要求。

3　水文情势变化对鱼类的影响

3.1评价生境断面的选择

浅滩及深潭是水生生物必不可少的生存环境。浅滩生境，光热条件优越，饵料丰富，适于鱼类和各类软体动物栖息、索饵；深潭生境，适合鱼类越冬，避害。浅滩—深潭创造了不同底质、不同流速、不同深浅的鱼类栖息地和产卵地,不仅较大的鱼类和软体动物可以在此生存,幼小的鱼类也可找到躲避捕食动物和急流的地方。急流段和缓流段相间分布保持了河道流速的多样性，急流适于喜急流水环境鱼类的生存;缓流适于喜缓流水环境鱼类的不同的鱼类对于产卵场的要求也不一样，大致有较急流和较缓流河段、急流河段、急流砾石滩河段、缓流乃至静水的区域等。

3.2研究河段水文情势的变化分析

研究河段属典型山区河流,断面多呈V或U形，河道纵坡大，水流湍急，河心常形成许多深潭；河岸两侧形成浅滩。金川坝址处多年平均径流量为521m3/s,枯水期2月多年平均月流量为125m3/s。本文使用R2～Cross对研究河段进行了模拟，5个典型生境断面的水文情势的变化见图1:

为了更清楚的表示日流量变化水文情势的相对变化幅度，本文统计了5个典型生境断面流量从26m3/s到521m3/s的水文情势占多年平均来水量521m3/s正常条件下的水文情势百分比，见图2：

3.3模拟结果分析

通过对研究河段不同流量下的水文情势进行模拟，可以得到日流量变化下5个典型生境断面的平均水深，流速，湿周，水面宽变化曲线和变化幅度。

（1）不同生境断面水文情势随日流量变化改变了研究河段的栖息地的原有生境（图1）。研究河段日流量的变化对水深的影响在深潭处非常小，在其他地方较大，特别在缓流浅滩和急流浅滩变化明显；对平均流速的影响在急流和急流浅滩处较小，其他地方较大；对水面宽及湿周的影响在缓流和缓流浅滩及深潭处较小，其他地方较大。换句话讲，研究河段日流量的变化对缓流浅滩处的水深、流速影响较大，对急流浅滩处的水深、水面宽、湿周影响较大，对深潭处的流速影响较大，对缓流处的水深、流速影响较大，对急流处的水深、水面宽、湿周影响较大。

图1：典型生境断面平均水深，流速，湿周，水面宽随流量变化图

图2：典型生境断面平均水深，流速，湿周，水面宽变化幅度

（2）不同生境断面的水文情势占多年平均来水量521m3/s水文情势的百分比，可以更清楚的说明平均水深，流速，湿周，水面宽对日流量变化的敏感程度（图2）。研究河段日流量变化时在深潭处水深变化幅度最小，其他断面的平均水深变化幅度比较大，变化幅度最大的只占了正常平均水深的20%。流速在急流和急流浅滩处变化幅度最小，其他的变化幅度都比较大；特别是在深潭处，日流量最小时的流速占正常流速的5%。湿周和水面宽在缓流和缓流浅滩及深潭处变化幅度比较小，急流和急流浅滩的变化幅度比较大，日流量最小时的湿周和水面宽占正常湿周和水面宽20%。说明缓流浅滩处的水深、流速；急流浅滩处的水深、水面宽、湿周；深潭处的流速；缓流处的水深、流速；，急流处的水深、水面宽、湿周对流量的变化比较敏感。

4　结论

日调节水电站水深、流速、湿周、水面宽等水文情势在一日内的变化对于研究河段鱼类的影响可以通过下泄最小生态流量得到缓解。其实任何水文情势的变化都可能对鱼类造成影响，对于泥沙冲淤和水温变化对于鱼类的影响还有待进一步的研究。

[1] 李嘉、王玉蓉、李克锋，计算河段最小生态需水的生态水力学法，《水利学报》，2006，10（10）：1169-1174．

[2] 王玉蓉，李嘉，李克锋,芮建良.水电站减水河段鱼类生境需求的水力参数[J].水利学报,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