[發明專利]多目標整合河口生態需水計算方法

無效

• 申請號: 200910169799.6
• 申請日: 2009-09-03
• 公開（公告）號: CN101645113A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 楊志峰;孫濤
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01C13/00;E02B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，尤其涉及一種考慮河口生態系統不同類型生態需水目標綜合要求的河口生態需水計算方法，解決從生態系統角度定量計算河口生態需水的問題。

背景技術

河口生態系統具有淡鹽水混合與營養物富集等獨特的環境特征和調蓄洪水與維護生物多樣性等重要的生態服務功能。與此同時，世界上約60％的人口居住在河口沿海地區，河口已成為世界上人口最稠密和經濟活動最活躍的地帶之一。近30年來，我國主要流域均面臨著淡水入流量持續減少，多數河口生態系統服務功能受損、水鹽平衡、水沙平衡被打破、河口濕地面積萎縮、生物多樣性降低等系列問題。生產、生活和生態需水矛盾造成的生態退化問題已十分突出，已經嚴重制約了區域社會經濟的可持續發展。定量計算河口生態系統需水量成為有效緩解生態環境保護與社會經濟可持續發展矛盾的重要手段。

由于生態系統類型結構和功能間的差異性，目前生態需水計算方法一般針對河流、湖泊陸域生態系統特點展開。研究方法包括了Tennant法為代表的水文學方法，濕周法為代表的水力學方法，IFIM為代表的生境模擬法以及以BBM為代表的整體法(Tharme，2003)。水文學方法是在河流多年水文數據的基礎上，根據水文指標分析結果來確定河流生態系統需水量的方法。其中Tennant法通過設定一定比例的河流天然流量作為不同等級的生態需水量。水文學方法主要應用于適用于水資源規劃階段對河流生態需水量的初步核算。水力學方法主要從保護河流水生生物棲息地水力學要素出發，通過建立流量與河道水力參數之間的關系，確定河流生態需水量。濕周法通過分析濕周隨流量增加所表現出的增長變化點確定河流推薦流量。濕周法適用于寬淺型和拋物線型河道，且要求河床形狀穩定(Gippel?et?al.，1998)。生境模擬法通過建立生物、生態及環境等要素與流量間的定量關系，根據指示物種所需的水文、水力條件來確定河流流量，目的是為水生生物提供一個適宜的物理生境(Scatena，2004)。生境模擬法著重考慮河流生物物種的保護。整體法最早由南非和澳大利亞的學者合作研究而建立(King?et?al.，2003)。該方法根據不同專業的專家意見綜合分析流量、泥沙運輸、河床形狀與河岸帶群落之間的關系，使推薦的河道流量滿足生物保護、棲息地維持、泥沙沉積、污染控制和景觀維護等功能需水的要求。陸地徑流以及海洋潮汐共同作用下，河口生態系統具有動力過程復雜、影響因素眾多的特點，相應造成河流、湖泊淡水生態系統需水計算方法和需水規律難以直接應用于河口生態系統。目前國內外尚未能針對河口生態系統特點提出相應生態需水標準。近20年來，河口生態需水相關技術主要集中于淡水入流管理措施等方面，關注于防止咸水入侵和泥沙輸運平衡等特定生態保護目標(倪晉仁等，2002)。SFWMD(Southwest?Florida?Water?management?District)假定河口上游取水量不超過10％情況下，淡水入流減少對生態系統的影響可以忽略，并由此確定了河口生態需水量(Flannery，2002)。舊金山灣河口淡水入流管理中提出了鹽度為2的等值線至金門大橋的距離作為研究鹽度空間分布的目標參數，進而根據系列歷史資料分析淡水徑流與鹽度空間分布的關系確定生態需水(Kimmerer，2002)。

目前河口生態需水分析技術主要針對特定生態保護目標計算相應的需水量，計算方法存在難以綜合分析河口生態系統不同類型生態目標綜合要求的不足。相應造成目前河口生態需水計算結果將難以保障河口生態系統整體健康的要求。綜合考慮不同類型生態保護目標需水要求，形成維護河口生態系統整體健康要求的需水計算方法具有顯著的實用意義。

發明內容

本發明針對當前生態系統需水計算方法難以為多目標綜合要求下的河口生態需水定量分析提供支持的不足，根據河口不同生態需水類型的特征，提供了一種多目標整合河口生態需水計算方法，定量分析河口生態系統整體需水要求，為河口生態環境保護和修復提供關鍵技術支持。

本發明的特征在于根據河口淡水入流功能差異，將河口生態需水劃分為消耗型需水量和非消耗型需水量兩種類型，提出以加和性原則計算消耗型需水，以最大值原則計算非消耗型需水，提供了一種綜合多目標要求的河口生態需水計算方法。其中消耗型需水包括河口植被蒸散發消耗需水、淡水濕地需水；非消耗型需水包括水鹽平衡、泥沙輸運、營養鹽輸運需水量。

本發明的主要目的在于解決目前不同類型生態需水計算方法難以有效解決多目標綜合要求下河口生態需水定量計算的問題，與現有技術相比本專利技術具有以下優點：