[發明專利]一種基于拆壩及局部微地貌人工干預的支流替代生境構造方法

在審

• 申請號: 202010541227.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111651895A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 陳求穩;林育青;張建云;莫康樂;唐磊;關鐵生
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;E02B3/02;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種基于拆壩及局部微地貌人工干預的支流替代生境構造方法，包括：(1)從目標干流的支流中，選擇與目標干流魚類群落結構特征和生境異質性最相似的支流，作為替代生境支流；(2)構建替代生境支流的一維生態河貌模型，模擬拆壩后替代生境支流的河貌變化和生境質量變化；(3)針對替代生境支流拆壩后生境質量低于預設閾值的局部河段，構建二維生態河貌演變模型，模擬實施不同局部生態改善措施后局部河段的河貌變化及生境質量變化；(4)對選擇作為替代生境的支流的水壩進行拆除，并對局部河段按照模擬得到的生境質量改善最大的生態改善措施，對局部河段地貌進行改造。本發明可以構造更適宜魚類的支流替代生境。

技術領域

本發明涉及水利與環境工程，尤其涉及一種基于拆壩及局部微地貌人工干預的支流替代生境構造方法。

背景技術

水利工程作為人類改造自然、利用自然的重要手段，在防洪、發電、航運以及流域調水等方面為人類社會進步做出了重要的貢獻。然而，越來越多攔河壩的興建也給區域生態環境帶來了不同程度的影響，其中又以梯級水電站的建設對生態環境影響最為劇烈。隨著全民環保意識的提升，水電開發過程中的生態環境保護問題已經逐漸成為人們關注的焦點，尤其是圍繞著水電開發下的魚類保護問題。魚類作為水生生態系統中最高級的動物，因其重要性以及對河流系統變化反應的敏感性逐漸成為河流生態系統評價中的關鍵指示物種之一。大壩的建設阻斷了洄游性魚類通道，致使洄游性魚類的繁殖規模及數量較建壩前顯著下降，同時還影響上下游魚類個體行為特性及種群間的基因交流，進而導致生物遺傳多樣性喪失。

為了減緩水電工程對魚類等重要水生生物資源的影響，目前，人們實施的多種魚類保護措施已經在不同程度上起到了積極的作用，包括修建過魚設施、設立人工增殖放流基地、水庫多目標生態調度、棲息地綜合保護等。受到現階段科學認識程度、技術水平、管理難度等因素的制約，這些工程措施還難以從根本上解決魚類因生境破碎、破壞而面臨的多樣性喪失的問題。近些年來，支流生境替代保護作為水電開發中生態環境保護的一種新思路逐漸受到人們的高度關注，不過目前研究較少，且不能在實施前估量實施后的效果，導致實施困難。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種基于拆壩及局部微地貌人工干預的支流替代生境構造方法。

技術方案：本發明所述的基于拆壩及局部微地貌人工干預的支流替代生境構造方法包括：

(1)從目標干流的支流中，選擇與目標干流魚類群落結構特征和生境異質性最相似的支流，作為替代生境支流；

(2)構建替代生境支流的一維生態河貌模型，模擬拆壩后替代生境支流的河貌變化和生境質量變化，所述一維生態河貌模型通過耦合一維水動力模型、泥沙輸移及河貌變化模型和魚類棲息地模型得到；

(3)針對替代生境支流拆壩后生境質量低于預設閾值的局部河段，構建二維生態河貌演變模型，模擬實施不同局部生態改善措施后局部河段的河貌變化及生境質量變化；其中，所述二維生態河貌演變模型利用一維生態河貌模型的計算結果作為邊界條件，通過耦合二維水動力模型、二維泥沙輸移模型與魚類棲息地模型得到；所述局部生態改善措施具體為：可以調整河床沖淤演變格局、改變局部流場和河道坡降、從而達到增強水域棲息地功能的水流控制結構措施；

(4)對選擇的替代生境支流進行拆壩，并對局部河段按照模擬得到的生境質量改善最大的生態改善措施，對局部河段地貌進行改造。

進一步的，步驟(2)具體包括：

(2-1)根據拆壩后替代生境支流當前時刻的河貌，采用一維水動力模型計算替代生境支流當前時刻的水深和流速；

(2-2)根據當前時刻的水深和流速，采用泥沙輸移及河貌變化模型計算替代生境支流當前時刻的底質組成和下一時刻的河床糙率和河道地形，并將河床糙率和河道地形作為下一時刻的河貌傳遞給一維水動力模型；