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由于水沙之间的相互作用对河道的形状具有重要影响,而河道形态对河流生物多样性具有直接的影响,因此在河流生态保护标准中,对造床流量、水沙平衡的需水等需要确定相应的技术标准,使河道水沙运移能实现平衡。
2.河道径流
河流的一个显著特征是有水流。作为水循环的一个环节,径流的主要来源是降水。降水落到地面上后,形成径流的途径有差异,也影响了径流的很多特性,如水量、水质、含沙量、径流过程等。进行河流生态修复时,不同途径形成的径流具有不同的生态意义,应区别对待,不能将所有径流都等同看待。生态需水也不仅仅是一个水量,而是不同来源的径流组合。在河流修复中,经常看到对河流水量的保护不是遵循这种天然的组成特性,而是利用再生水等维持一定的水面或流量,这其实是错误的做法。这样的修复只能是水景观建设,并非生态学意义上的河流修复,制定生态流量的技术标准应遵循这些自然规律。
降雨到河道径流有两个主要的途径,一是地表径流,即仅从地面直接形成的径流,降雨落到地表后直接通过坡面汇到河道或湖泊内;二是降水渗入土壤及地下,再排泄到河道或湖泊内,可能从浅层含水层中排泄,排泄流量峰值相对降水峰值滞后时间短一些,也可能从更深的含水层排泄,这时,滞后时间更长,甚至排泄量不再出现峰值,而是被平均化了。地表径流中,还有一种降雪或冰川融化等产生的径流。有时也将这两类径流称为汛期径流和河道基流。
这两类径流都是维持河流生态健康不可缺少的因素。基流对保持最小生态流量具有重要意义,有利于维持河道最小水位和连续性、调节水温和改善水质等。地下水的不同循环深度使得河道的基流排泄有长短两个时间滞后尺度,有助于维持河道基流的持续性,直到下一个汛期的到来。汛期径流有利于向河道内输送营养物质,形成河流生态系统的初级生产力,为生态系统提供低端食物链。暴雨径流过程甚至是一些湖泊湿地生态系统的唯 一水源,对于~些季节性河流,地表径流是主要水源。
在全流域范围内,地下水和河道的相互作用关系是不断变化的。一般来说,发育良好的冲积洪泛平原中砂砾型河床的河道与地下水的关系最紧密。河流和地下水的关系变化会直接影响到地下水的补给量及地表的径流过程。城市化引发的城市径流过程变化就属于这类问题,降水、地表水和地下水之间的转换关系发生了变化。