[發明專利]基于微生物P/R值評估河流減水河段環境流量的方法

有效

• 申請號: 202010178893.4
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111461503B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 苗令占;侯俊;王沛芳;王超;邵國毅;尤國祥
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G01N33/18
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴海晨

本發明涉及一種基于底棲微生物P/R值評估河流減水河段環境流量的方法，首先分析測定河流底棲微生物群落的P/R值，進而根據流量梯度減少與底棲微生物P/R值之間的響應關系，建立底棲微生物P/R值與流量間量化關系，再尋求底棲微生物P/R值與流量變化之間的閾值關系，據此設定河流健康狀況與流量減少范圍的對應關系。結合基于微生物P/R值的健康評估標準，最終形成一種能表征河流生態健康程度的環境流量的評估方法。優點：本發明方法新穎獨特，評價快速，可以現場測定，是一種基于功能需求的環境流量計算方法，具有對各種特殊河流生境的普遍適應性，可以促進水電開發下河流生態系統的健康發展。

技術領域

本發明是一種基于河流底棲微生物P/R值評估減水河段環境流量的方法，屬于環境流量評估技術領域。

背景技術

環境流量的保障是維持河流生態系統健康發展的基礎，對維持河流水生態系統的結構和功能正常發揮具有重要意義。近幾十年來，修建水利灌溉工程、引水工程和堤壩等人類活動的加劇引起了河流天然流量過程的顯著變化，改變了河流自然水文情勢、泥沙和生源要素的遷移轉化模式，嚴重沖擊了生物地球循環過程及河流生態系統的結構和功能。我國是世界上修建大壩最多的國家，高強度的水利工程的建設導致河流流動性下降、連通性破壞、河流片段化，影響了水生態系統的健康狀況。為維持河流生態系統的健康發展，亟需制訂合理的環境流量標準，開發適宜的環境流量評估方法。

目前，關于河流環境流量的評估已經發展了200多種具體方法，這些方法被劃分為水文學方法、水力學方法、棲息地模擬和整體模擬法等4類。眾多方法中，水文學法是最為廣泛使用的方法。該類方法主要是以自然水文情勢作為理想狀態，根據水文歷史資料進行河流流量的統計分析，綜合協調社會經濟需水與生態需水，最后把自然水流徑流條件按照一定方法縮小構成環境流量。水文法的優點是計算簡單，然而水文法缺乏生物學的依據，科學意義不明。水力學方法、棲息地模擬和整體模擬法對資料數據的要求都非常高，在實際工程中很難滿足。尤其在我國西南地區，河流上游，由于具有極高的水電能量開發價值，開展了許多水利工程建設，都需要制定和執行一定的環境流標準。然而這些河流地處偏遠，生境特殊，水文情勢和地形地貌數據資料非常匱乏，河流水體中大型無脊椎動物和魚類稀少且不易獲取，同時大型水生植物覆蓋率低。這些特殊的河流情勢造成了河流與中下游河段的顯著差異，同時常用的計算方法(水文學方法、水力學方法、棲息地模擬法等)也難以用于此類特殊河段的環境流量的計算。為解決上述問題，維持水利工程建設后河流的生態健康，需要建立河流減水河段環境流量與河流健康狀況的相互關系，開發具有測定方便、快捷、適應性好的環境流量的計算方法。

發明內容

本發明提出的是一種基于微生物P/R值評估河流減水河段環境流量的方法，其目的在于克服現有評估方法的不足，開發一種基于河流底棲微生物P/R值評估河流減水河段環境流量的方法，可有效解決各種生境的河流環境流量的評估問題，避免因為缺乏資料而無法開展環境流量評估，促進水電建設開發下河流下游生態系統的健康發展。

本發明的技術解決方案：基于微生物P/R值評估河流減水河段環境流量的方法，包括以下步驟：

(1)斷面監測：對河流斷面的水體流速和斷面面積進行監測；

(2)樣品的采集與測定：河流沉積物樣品的原位采集；將樣品置于培養箱中培養一定時間，利用探頭測定黑箱和白箱DO變化；

(3)微生物P/R值與流量關系的建立：對微生物樣品P/R值的計算分析，建立底棲微生物P/R值與斷面流速(流量)間的關系，進而構建微生物P/R值與斷面環境流量的適應性范圍。

所述步驟(1)斷面監測，具體包括對河流水體流速、河面寬度和水深進行測定。用流速監測設備對斷面平均流速進行測定分析，用超聲設備對河面寬度和水深完成測量，并計算出監測斷面的面積。

所述步驟(2)樣品的采集與測定，具體包括以下步驟：

1)在河流監測斷面處，選擇合適位點，利用已消毒殺菌的樣品勺采集表層沉積物(0～1cm)樣品30ml；