[發(fā)明專(zhuān)利]基于系統(tǒng)協(xié)同理論的生態(tài)流量計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110087667.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112906313A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)新宇;楊青顏;伍艷;趙方正;武慶陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/28
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發(fā)明公開(kāi)了基于系統(tǒng)協(xié)同理論的生態(tài)流量計(jì)算方法，屬于河流生態(tài)環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)物理?xiàng)⒌啬M法繪制流量?有效棲息地面積關(guān)系曲線，有效棲息地面積最大時(shí)對(duì)應(yīng)的流量為河流最適宜生態(tài)流量，流量?有效棲息地面積關(guān)系曲線第一個(gè)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的流量作為河流最小生態(tài)流量，并將河流最適宜生態(tài)流量、河流最小生態(tài)流量分別作為河流生態(tài)流量閾值的上、下限；從系統(tǒng)的角度分析河道外社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水與河流內(nèi)生態(tài)需水之間的關(guān)系，計(jì)算社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水量與河流生態(tài)流量之間的協(xié)同貢獻(xiàn)度和系統(tǒng)協(xié)調(diào)度，將系統(tǒng)協(xié)調(diào)度最大時(shí)的生態(tài)流量作為協(xié)同最優(yōu)生態(tài)流量。本發(fā)明可以協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水量和生態(tài)流量之間的矛盾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于河流生態(tài)環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及基于系統(tǒng)協(xié)同理論的生態(tài)流量計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和人類(lèi)對(duì)河流水資源開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度越來(lái)越大，河流生態(tài)流量不斷被社會(huì)生產(chǎn)生活用水?dāng)D占，河流原始生態(tài)系統(tǒng)遭受?chē)?yán)重破壞；為維持河流基本形態(tài)、保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，關(guān)于河流生態(tài)流量的研究越來(lái)越多。生態(tài)流量的研究在內(nèi)涵上非常豐富，有關(guān)生態(tài)流量的稱(chēng)謂也未統(tǒng)一，主要有：生態(tài)用水、生態(tài)需水和生態(tài)環(huán)境需水量等。各種概念之間的界限并不明確，時(shí)常出現(xiàn)相互替代。本發(fā)明中的河流生態(tài)流量是特指河道內(nèi)流量，即在某一個(gè)特定河流或河段保持現(xiàn)有水生棲息地和魚(yú)群的足夠水量。

生態(tài)流量的計(jì)算方法已超過(guò)200種，整體而言，這些方法可分為4類(lèi)：水文學(xué)方法、水力學(xué)方法、綜合評(píng)價(jià)法和生境模擬法：

(1)水文學(xué)方法又稱(chēng)快速評(píng)價(jià)法或標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定法。通過(guò)分析歷史水文數(shù)據(jù)，或由歷年均值取百分比，或?qū)μ卣髂攴荨⑻卣髟路萘髁拷y(tǒng)計(jì)分析，從而對(duì)生態(tài)流量的進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)估。比較具有代表性的方法有：Tennant法、7Q10法、流量歷時(shí)曲線法等；

(2)水力學(xué)方法將流量變化與河道水力參數(shù)、幾何參數(shù)聯(lián)系起來(lái)量化河道內(nèi)需水，其依賴于河道流速、水深、河寬、濕周等水力參數(shù)及斷面特征來(lái)確定生態(tài)流量。目前常用的方法有濕周法、R2CROSS法、WSP水力模擬法等；

(3)綜合評(píng)價(jià)法是從河流生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，綜合考慮河流各項(xiàng)服務(wù)功能，從而確定河流生態(tài)流量過(guò)程的一類(lèi)方法。其代表方法如南非的建塊法(BBM)、澳大利亞的基準(zhǔn)測(cè)流法(DRIFT)；

(4)生境模擬法是以特定水生物種的棲息地模擬為基礎(chǔ)，將河道物理結(jié)構(gòu)、河流水文特征及目標(biāo)物種生境需求信息相結(jié)合，進(jìn)而計(jì)算生態(tài)流量的一種方法。該方法是是建立在水力條件對(duì)物理生境影響的基礎(chǔ)上的一種新方法，因?yàn)樯衬M法可定量化，并且是基于生物原則，所以目前被認(rèn)為是最可信的評(píng)價(jià)方法。它目前被美國(guó)魚(yú)類(lèi)和野生動(dòng)物服務(wù)組織推薦為生態(tài)需水計(jì)算服務(wù)唯一具備法律可信性的方法。其代表性方法有河道內(nèi)流量增量法(IFIM)法、生物空間最小需求法、有效寬度法等。

綜合來(lái)看，水文學(xué)方法注重對(duì)歷史水文資料的運(yùn)用，簡(jiǎn)單迅速，但是并未考慮到研究河段的生物信息，得出的生態(tài)流量缺乏生態(tài)學(xué)意義。水力學(xué)法涉及比較多且具體的河流要素，但往往忽視了水流流速變化，對(duì)具體水生生物不同生命階段的需求缺乏考慮，故適合小型或流量較小，泥沙含量小，水環(huán)境污染不明顯的河段。綜合法綜合考慮了專(zhuān)家意見(jiàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、實(shí)測(cè)天然日流量系列，強(qiáng)調(diào)河流是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)整體，其操作難度比其他的方法難度大得多，也不利于普通學(xué)者的研究。而生境模擬法中的河道內(nèi)流量增加法(IFIM法)以棲息地模型方法為核心，把棲息地指示生物對(duì)水深、流速和水質(zhì)因子的喜好性納入考慮，之后通過(guò)建立流量與棲息地面積之間的關(guān)系找到最優(yōu)生態(tài)流量，越來(lái)越得到生態(tài)學(xué)者的重視。棲息地模型方法能夠從生物角度出發(fā)，考慮指示生物對(duì)水體流速、水深以及水質(zhì)因子的要求，體現(xiàn)出生態(tài)流量的生物學(xué)意義。

但是，生境模擬法只單一考慮了河流生態(tài)流量的需求，難以協(xié)調(diào)水資源短缺地區(qū)河流生態(tài)流量和社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水量之間的矛盾。所以，本發(fā)明提出一種基于系統(tǒng)協(xié)同理論的河流生態(tài)流量評(píng)價(jià)方法，用以確定一個(gè)生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益相協(xié)調(diào)的最優(yōu)河流生態(tài)流量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提供基于系統(tǒng)協(xié)同理論的生態(tài)流量計(jì)算方法，能計(jì)算出最優(yōu)生態(tài)流量，協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水量和生態(tài)流量之間的矛盾。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：基于系統(tǒng)協(xié)同理論的生態(tài)流量計(jì)算方法，包括以下步驟：