[發明專利]一種以底棲生物多樣性為目標的河流生態流量確定方法

在審

• 申請號: 201710864487.1
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107609290A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 趙偉華;李翀;郭偉杰;貢丹丹;曹小歡
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院;中國長江三峽集團公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本發明屬于生態水利學領域，涉及以底棲生物多樣性為目標的河流生態流量確定方法。

背景技術

自然水流體制是河流生態系統健康和完整性的關鍵，它是河流-泛濫平原生態系統物種繁多、物產豐富的主要驅動因子。不同的生物類群在長期的進化過程中逐步形成了與自然水流體制相適應的生活史對策。然而，近代以來各種涉水工程的不斷興建、污染物的大量排放和城市化建設的加速等諸多人類活動改變了河流的自然水流體制，取而代之的是人工化的水流體制，雖然這種水流體制可能會滿足人類發展所需的水電、灌溉、工農業和生活等方面的用水需求，但是其水文過程可能并不能滿足河流中及河岸帶各種生物及一系列生態過程的需求，最終結果就是棲息地環境質量變差，物種多樣性下降，許多瀕危物種甚至面臨滅絕的危險。

生態需水也稱為環境流、生態環境需水等。生態需水研究一定程度上可以從流量的恢復的角度緩解由于人類活動影響造成的河湖、湖泊水體生態環境退化的問題。目前，全世界關于生態需水的研究方法約有200余種，這些方法可大致分為水文學法、水力學法、棲息地模擬法和整體法和混合法等五大類。其中水文學方法應用最廣，包括Tennant法、7Ql0法、RVA法等方法；水力學法包括是濕周法、R2-Cross法等；棲息地模擬法包括溪內流量遞增法(IFIM)等；整體法包括積木法(BBM)法、流量恢復法等；混合方法包括水文變化的生態限制法(ELOHA)等。這些方法中僅有棲息地模擬法是根據水生生物類群的實際而確定生態需水量的。在考慮水生生物的生態需水研究中，最常用的指示生物是魚類，但魚類具有較強的移動能力，對水文情勢變化的適應能力較強，用于生態需水研究時也有一定的局限性，底棲動物是長期生活在水體底部的一類生物，他們移動能力差，對水文情勢的變化只能被動響應，因此，底棲動物是用于生態需水研究的理想指示生物。

目前關于河流生態需水的相關專利較多，如“基于分區貢獻法的河流生態需水分析技術(申請號：2009101700876)”、“一種人為干擾河流生態需水閾值計算方法(申請號：2010101300289)”、“一種多目標權衡生態需水閾值分析方法(申請號：2012100749834)”等，上述專利中均未使用水生生物為指示生物，與本發明明顯不同。發明專利“基于貝類耦合生物標志物響應的河口生態需水量估算方法(申請號：2014107271517)”，雖然以水生生物貝類為指示生物，但其屬于河口生態需水量計算領域，計算方法與本發明也明顯不同；發明專利“用于底棲動物保護目標的環境流量估算方法的水深測量儀”(申請號：201510350529)雖然提到了底棲動物生態需水，但實際上是一種水的測量儀器的專利，并不是關于生態需水研究方法的專利，與本發明完全不同。

因此，目前未見以底棲動物為指示生物進行河流生態需水量確定方法的相關專利。

發明內容

本發明提供一種以底棲生物多樣性為目標的生態流量確定方法，以底棲動物為指示生物，不僅豐富了生態需水的研究方法，同時也解決了以底棲動物為指示生物的生態流量確定問題，該方法最大特點是以底棲動物多樣性最高的棲息地類型的面積最大化為最適流量的確定標準，能夠非常準確的獲得使底棲動物多樣性最大化的生態流量。

本發明提供一種以底棲生物多樣性為目標的河流生態流量確定方法，包括如下步驟：

步驟一、選擇研究河段

所述研究河段選擇的原則在于一是研究河段的生境多樣性要比較高，河面相對寬闊，屬于非深V型河谷(深V型河槽不適于本方法)，二是最好附近有水位站，能夠及時獲取相關水文數據；三是研究河段的設置不易過長，5km以內為宜。

步驟二、獲取研究河段的底棲動物、生境要素、底棲動物香農-維納多樣性指數，所述生境要素包括水深、流速、底質類型等。

在研究河段不同的生境條件下(如不同的水深、流速和底質類型)設置調查樣點，注意要盡可能多的在不同生境中采集底棲動物，同時記錄采集的面積大小，可涉水河流一般用D型網或索伯網采集，不可涉水河流可用彼得森采泥器采集，底棲動物現場挑取，保存，帶回實驗室鑒定，一般鑒定到屬即可。采集底棲動物的同時記錄每個采集樣點的水深、流速、底質類型、常規水質參數等生境要素。

香農-維納多樣性指數計算公式為：

H’＝-ΣPilog2Pi

Hmax＝logS

式中Pi＝ni/N，ni為種i的個體數，N為樣本總個體數，S為群落中的物種數目。

步驟三、根據所獲取的生境要素確定研究河段底棲動物棲息地類型及不同類型棲息地特征參數閾值，所述棲息地特征參數包括水深、流速