不同河流地貌形态下的四大家鱼产卵场一维水流模拟

在水利工程修建后，河流的流量模式发生了显著变化，从自然季节流量模式转变为人工调控的流量模式。这种转变带来的影响不仅体现在消除了极端水文变化过程，而且还显著地调节了径流。这种调节作用在不同河流地貌形态下有不同的表现，而河流的地貌形态则直接关系到河流生态系统的功能与作用。由于四大家鱼（草鱼、青鱼、鲢鱼和鳙鱼）在长江鱼类资源中占据重要地位，因此研究水利工程对它们产卵场的影响尤为关键。本文通过一维水流模型，模拟并计算了不同地貌形态下四大家鱼产卵场的水流情况，旨在阐述水流变化对鱼类产卵的影响。 一维水流模型是通过特定的数学模型来模拟河流水流状况的一种方法。本文采用的是HEC-RAS（River Analysis System）模型进行一维水力计算。HEC-RAS是由美国陆军工程师团水文工程中心开发，能够对天然和人工渠道的河网进行一维水力计算，适用于单个河段、树枝状河网系统或环状河网系统的模拟。该模型包含三个模式功能：恒定流求解、非恒定流求解以及河道输沙演算。模型的求解基于能量方程的守恒原理，并采用标准分步推算法进行计算。 在模型验证方面，文中以2000年8月31日宜昌站下游实测水面线资料中62#、61#、60#、59#、58#断面的实测数据作为验证资料。通过HEC-RAS软件建立的数学模型，在相同边界条件下计算相同断面的水位，并与实测水位进行对比，验证模型的准确性。结果显示，当河道糙率取0.035时，模型计算的水位与实测水位之间的误差较小，说明HEC-RAS模型能够较好地模拟宜昌站下游干流各断面的水位。 在模型计算部分，文中选取了宜昌到枝城江段的60km河段，将其划分为50个断面，间距控制在2km以内。这60km江段包含了顺直型河道和弯曲型河道。顺直型河道通常具有稳定的形态和较小的水面比降，河道横断面特征表现为较对称的U字型；而弯曲型河道则具有较大的弯曲度，横断面特征为不对称的V字型，且河床质沿断面变化较大。文中还提到，宜昌枝城河段是长江由山区性河流向冲积性平原河流过渡的区域，具有复杂的河床和河岸组成。研究者基于此河段的历史水文数据进行模拟分析，重点关注四大家鱼产卵期的水流变化，这对于保护长江四大家鱼的产卵活动具有重要意义。 本文通过一维水流模型HEC-RAS对不同河流地貌形态下四大家鱼产卵场的水流状况进行了模拟，揭示了水流变化对四大家鱼产卵的潜在影响，并强调了在水利工程规划与实施过程中对河流生态影响评价的重要性。通过模型验证和模拟计算，得到了具有实际应用价值的结论，为相关领域的研究和工程实践提供了宝贵的参考资料。