海绵城市河湖水系建设基础资料调查与分析、河湖生态环境需水量、水文水力计算方法、山西省城市河湖水系基本情况.docx

附录A基础资料调查与分析A.0.1基础资料调查与分析总体内容包括：1收集河湖水系的自然地理、水系特征、水文水资源、水资源开发利用现状、河湖现状、水文地质、水生态、自然与人文景观、国民经济和社会发展规划等基本资料。2基本资料包括基础资料和成果资料。基础资料包括相关行业主管部门刊印发布的资料，以及补充收集、调查和试验等相关资料;成果资料包括规划成果、研究成果、相关河湖整治设计成果等。3对收集和调查的资料应进行复核、整理和分析，以确保使用资料的可靠性、一致性和代表性。A.0.2水文水资源调查分析具体内容包括：1水文资料收集及调查内容包括流域径流、洪水、泥沙、水位、降水、蒸发、水温、冰情等水文资料。分析采用的水文资料系列长度应不少于30年，且应考虑人类活动可能产生的影响。2水资源调查评价收集内容包括历次水资源调查评价成果，分析水资源的数量和质量、水资源特征及变化趋势。A.0.3水资源开发利现状调查分析具体内容包括：1社会经济基本情况资料包括城市人口、产业结构与空间布局、建成区范围、居民点分布、河湖与绿化面积，以及社会经济发展相关规划等。分析城市社会经济发展总体布局及城市建设规模等。2水资源开发利用现状资料包括城乡生活、工农业和生态等不同用水户不同水源的用水情况，水源分为黄河干流水、本地地表水、地下水和非常规水源。非常规水源包括矿井水、再生水和雨洪水。分析水资源开发利用程度、社会经济发展不同行业用水水平及水资源开发利用存在的问题。A.0.4河流状况调查分析具体内容包括：1河流状况调查包括河流水系概况、地形地貌特征、河床底质、涉水工程建设及相关规划等。2河流水系概况调查包括河流基本特征、河道演变、河流水系历史变迁等。3河流地形地貌特征调查包括河流河势、纵横断面等地形特点和河漫滩、浅滩、洲滩等地貌形态等。4河床底质调查包括河床淤积层厚度及构成、底质组成情况、渗透性等。5涉水工程建设情况调查包括水利水电工程，河道整治工程，穿堤、跨堤、穿河、跨河、拦河和临河建（构）筑物等基本资料。同时，调查河道险工段位置和流域蓄滞洪区等基本资料。6相关规划包括流域综合规划、水资源综合规划、防洪规划、河湖整治规划、岸线保护与利用规划、采砂规划等水利规划以及当地经济社会发展规划、国土空间规划、城乡总体规划等。A.0.5湖泊状况调查分析具体内容包括：1湖泊状况调查包括湖泊基本情况、湖泊历史变迁、湖泊历次整治工程实施情况等。2湖泊底质调查包括湖底淤积层厚度及构成、底质组成情况、渗透性等。3河湖水系连通情况调查主要是调查人类活动对湖泊的影响。A.0.6水生态状况调查分析具体内容包括：1河流水生态状况调查包括水环境、水生生物及生态敏感区调查等。2水环境调查包括河道基流、水域面积、湿地分布，以及河流水质、底泥、污染源及入河排污口等。3水生生物状况调查包括水生生物分布、河岸带或湖滨带生物分布和组成等。4调查河流生态敏感区分布位置、范围，分析敏感区生物对生态水量（水位）需求及时程要求等。5分析有生态流量管控目标要求的河流现状满足度以及可达性。A.0.7水文化景观资源调查具体内容包括：1水文化景观资源调查主要包括水文化和水景观等。2调查与河湖相关的水文化遗迹、典故、传说，以及现有水利风景区、人工水景观等的数量和分布情况等。3调查水文化水景观建设相关规划等。4分析水文化和水景观的空间分布、构成要素、生态功能与海绵城市建设功能需求的符合性等。附录B河湖生态环境需水量计算方法B.0.1河湖水系生态环境需水量计算方法主要有Tennant法、QP法、湿周法、栖息地模拟法、整体分析法等，计算方法如下：1 Tennant法Tennant法是将多年平均天然流量的某个百分比作为基本生态需水量。该方法作为经验公式主要适用于北温带较大的、常年性河流,作为河流规划目标管理、战略性管理方法。使用时，丰枯时段的划分，可根据多年平均天然月径流量排序确定；也可根据当地汛期、非汛期时段划分确定，汛期和非汛期时段应根据南北方气候调整。依据观测资料建立的流量和河流生态环境状况之间的经验关系，用历史流量资料就可以确定年内不同时段的生态环境需水量。河道内不同流量百分比和与之相对应的而生态环境状况见表Bo1。根据Tennant法，维持河道一定功能的需水量计算式如下：WH=24义3600XZjMi×Qi×Pi（B-I）式中:WE多年平均条件下维持河流一定功能的需水量（HP）；M1第i月天数；Qii月多年平均流量（m3/s）；Pi第i月生态环境需水百分比。表B.0.1Tennant法中河流内不同生态状况对应的多年平均天然流量百分比不同流量百分比对应河道内生态状况占天然流量百分比（）年内水量较枯时段年内水量较丰时段最佳60I(X)优秀4060很好3050良好2040一般或较差1030差或最小1010极差0-100-10用Tennant法计算维持河流一定功能的生态环境需水量关键在于选取合理的流量百分比。不同的河流水系其河道内生态环境功能不同，同一河流的不同河段也有差异，因此要根据实际情况选取合理的河流生态环境目标来确定流量百分比。2 QP法QP法又称不同频率最枯月平均值法，以河流控制断面长系列（n30年）天然月平均流量、月平均水位或径流量（Q）为基础，用每年的最枯月平均流量排频，选择不同频率下的最枯月平均流量、月平均水位或径流量作为河流控制断面的生态基流。频率P根据流域水资源开发利用程度、规模、来水情况等实际情况确定，宜取90%或95%。实测水文资料应进行还原和修正，水文计算按水利水电工程水文计算规范SL/T278的规定执行。不同需求对系列资料的时间步长要求不同，各流域水文特性不同，因此，最枯月也可为最枯旬、最枯日或瞬时最小流量。对于存在冰冻期或季节性河流，可将冰冻期和由于季节性造成的无水期排除在QP法之外，只采用有天然径流量的月份排频得到。3湿周法湿周法是水力学中最常用的方法，利用湿周作为水生生物栖息地指标，通过收集水生生物栖息地的河道尺寸及对应的流量数据，分析湿周与流量之间的关系,建立湿周一流量的关系曲线，如图B.0.1o湿周法主要适用于河床形状稳定的宽浅矩形和抛物线型河流。图B.0.1湿周一流量关系示意图基本生态流量可按下列三种方法获取。选取湿周-流量过程曲线中的斜率为1曲率最大处的点，该点对应的流量作为河道的基本生态流量。有多个拐点时，可采用湿周率最接近80%的拐点。（D选取湿周-流量过程曲线的转折点，将该转折点对应的流量作为河道的基本生态流量。选取河流平均流量作为基准点，其对应的湿周为R,将该湿周R的80%对应的流量作为河道的基本生态流量。以上3种方法中，方法3为平均流量的百分比，方法2中转折点很难确定并且误差较大，方法1的应用性相对较广。4栖息地模拟法栖息地模拟法中IFlM法（河道内流量增加法）较为常用。一般选择鱼类作为指示物种，将大量水文实测数据与特定水生物物种在不同生长阶段的生物学信号相结合，考虑的主要指标有水深、流速、底质等，通过水力学模型和生物信息模型的结合，定量地反映流量变化对目标物种栖息地的影响，将目标物种所需的生态流量与栖息地生态状况的关系转换为流量与适宜栖息地面积之间的关系。5整体分析法整体分析法以BBM法（建筑堆块法）为常用方法。组成多学科专家小组,根据实地调查结果，通过情景模拟和水文流量分析，将河道内的流量划分为四个部分，即最小流量、栖息地能维持的洪水流量、河道可维持的洪水流量和生物产卵期泄游需要的流量，分别确定这4部分的月分配流量、生态状况级别和生态管理类型。BBM法的主要目的是计算上述4部分的年均天然径流量的百分率。B.0.2有长系列（n>30年）水文资料的河湖水系，一般采用QP法、Tennant法等方法计算。缺乏长系列水文资料的河湖水系，可采用近10年最枯月平均流量（水位）法、类比法等方法综合确定。B.0.3对于无资料地区进行生态流量计算，可采用山西省水文计算手册中的水文比拟法和模型法进行计算，并根据实地调查成果合理确定。B.0.4以维系基本水生态功能为目标，确定有水期的生态环境需水量。附录C水文水力计算方法C.1水文计算C.1.1水文分析计算应明确流域的自然地理概况、河湖水系特征和洪水特性，并结合历史水文资料和历史洪水调查资料进行水文分析计算。C.1.2设计洪水计算应符合下列要求：1有实测流量资料时，应采用频率分析方法或水文比拟法进行计算，并收集相关河段历次设计洪水成果，经合理性分析后确定设计成果,包括设计洪峰流量、不同时段洪量及洪水过程线。2无实测流量资料时，可根据山西省水文计算手册中的暴雨量等值线图查取各历时暴雨参数（均值、变差系数Cv等），根据设计暴雨推求设计洪水。3对位于城市区域的中小河流，可采用本地区适用的设计暴雨强度公式及有关图表计算设计暴雨强度，由设计暴雨强度推求设计洪水。平原区中小河流设计洪水可采用径流系数法、扣损法等方法进行计算。4工程上游有对设计洪水产生较大影响的蓄水工程（如水库）时，应考虑洪水地区组成，其设计洪水由区间设计洪水和上游水库下泄洪水过程考虑河道流量演算后进行组合计算。C.2水力计算C.2.1河湖水系水力计算应符合下列要求：1应对河流分段进行河湖水系水力计算。分段应使计算河段内各水力要素无大的变化，河段两端断面宜选在无回流的渐变流处；2应结合河流上、下游及左、右岸的地形、地物等因素，合理确定断面的过流宽度；3计算断面间距宜在1倍4倍河槽宽范围内选取。计算断面间距在比降较大河段宜取小值，比降较小河段可取大值。水力要素、河道特性、河床组成变化急剧的河段断面间距宜缩小；4天然河道的糙率按GB50707的规定执行。有条件的中小河流，可利用历史洪水反推河道糙率。5应根据治理河段内的建（构）筑物的功能、布置和结构型式，进行相关水力计算。拦河、临河、跨河的建（构）筑物，应进行过流能力和壅水计算；6对可能引起河道冲淤变化的建（构）筑物，应进行冲淤分析计算。对比较复杂和特别重要的需治理河段，必要时应进行相应的数学模型计算或河工模型试验研究。C.2.2河道恒定流计算应按照下列要求进行：1河段的水面线应根据控制断面的水位和相应的流量，充分考虑沿线建筑物的水头损失，计入区间入流、出流等因素计算确定；2对于干支流、河湖等洪涝水相互顶托的河段，应研究洪涝水组合和遭遇规律，并应根据设计条件推算不同组合情况的水面线，经综合分析后合理确定设计洪涝水位；3整治河段的设计洪涝水面线应分别根据河段的设计洪涝流量和相应的防洪、除涝整治工程方案进行计算，确定沿程各断面的设计洪涝水位和流速。4分汉河段流量和水面线应按洪水地区组成进行计算确定。5计算的水面线成果，应根据实测或调查的水面线验证其合理性。C.2.3河道非恒定流计算应按照下列要求进行：1水流要素随时间变化较大的河流或河道调蓄作用较大的河段，宜进行河道设计洪水过程和其他非恒定流过程计算：2计算的初始条件、边界条件应根据计算河段的实际情况或设计要求合理确定。3数学模型应采用近期的实测河道地形资料和水文资料进行参数率定和模型验证。附录D山西省城市河湖水系基本情况D.0.1山西省城市河湖水系基本情况如表D.0.1所示。表D.0.1山西省城市河湖水系基本情况统计表所在城区河湖水系名称流域面积km2河道长度km河流类型太原汾河39721713中型河流杨兴河140963小型河流北涧河9326小型河流北沙河3214小型河流南沙河622