[发明专利]多目标整合河口生态需水计算方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种考虑河口生态系统不同类型生态需水目标综合要求的河口生态需水计算方法，解决从生态系统角度定量计算河口生态需水的问题。

背景技术

河口生态系统具有淡盐水混合与营养物富集等独特的环境特征和调蓄洪水与维护生物多样性等重要的生态服务功能。与此同时，世界上约60％的人口居住在河口沿海地区，河口已成为世界上人口最稠密和经济活动最活跃的地带之一。近30年来，我国主要流域均面临着淡水入流量持续减少，多数河口生态系统服务功能受损、水盐平衡、水沙平衡被打破、河口湿地面积萎缩、生物多样性降低等系列问题。生产、生活和生态需水矛盾造成的生态退化问题已十分突出，已经严重制约了区域社会经济的可持续发展。定量计算河口生态系统需水量成为有效缓解生态环境保护与社会经济可持续发展矛盾的重要手段。

由于生态系统类型结构和功能间的差异性，目前生态需水计算方法一般针对河流、湖泊陆域生态系统特点展开。研究方法包括了Tennant法为代表的水文学方法，湿周法为代表的水力学方法，IFIM为代表的生境模拟法以及以BBM为代表的整体法(Tharme，2003)。水文学方法是在河流多年水文数据的基础上，根据水文指标分析结果来确定河流生态系统需水量的方法。其中Tennant法通过设定一定比例的河流天然流量作为不同等级的生态需水量。水文学方法主要应用于适用于水资源规划阶段对河流生态需水量的初步核算。水力学方法主要从保护河流水生生物栖息地水力学要素出发，通过建立流量与河道水力参数之间的关系，确定河流生态需水量。湿周法通过分析湿周随流量增加所表现出的增长变化点确定河流推荐流量。湿周法适用于宽浅型和抛物线型河道，且要求河床形状稳定(Gippel et al.，1998)。生境模拟法通过建立生物、生态及环境等要素与流量间的定量关系，根据指示物种所需的水文、水力条件来确定河流流量，目的是为水生生物提供一个适宜的物理生境(Scatena，2004)。生境模拟法着重考虑河流生物物种的保护。整体法最早由南非和澳大利亚的学者合作研究而建立(King et al.，2003)。该方法根据不同专业的专家意见综合分析流量、泥沙运输、河床形状与河岸带群落之间的关系，使推荐的河道流量满足生物保护、栖息地维持、泥沙沉积、污染控制和景观维护等功能需水的要求。陆地径流以及海洋潮汐共同作用下，河口生态系统具有动力过程复杂、影响因素众多的特点，相应造成河流、湖泊淡水生态系统需水计算方法和需水规律难以直接应用于河口生态系统。目前国内外尚未能针对河口生态系统特点提出相应生态需水标准。近20年来，河口生态需水相关技术主要集中于淡水入流管理措施等方面，关注于防止咸水入侵和泥沙输运平衡等特定生态保护目标(倪晋仁等，2002)。SFWMD(Southwest Florida Water management District)假定河口上游取水量不超过10％情况下，淡水入流减少对生态系统的影响可以忽略，并由此确定了河口生态需水量(Flannery，2002)。旧金山湾河口淡水入流管理中提出了盐度为2的等值线至金门大桥的距离作为研究盐度空间分布的目标参数，进而根据系列历史资料分析淡水径流与盐度空间分布的关系确定生态需水(Kimmerer，2002)。

目前河口生态需水分析技术主要针对特定生态保护目标计算相应的需水量，计算方法存在难以综合分析河口生态系统不同类型生态目标综合要求的不足。相应造成目前河口生态需水计算结果将难以保障河口生态系统整体健康的要求。综合考虑不同类型生态保护目标需水要求，形成维护河口生态系统整体健康要求的需水计算方法具有显著的实用意义。

发明内容

本发明针对当前生态系统需水计算方法难以为多目标综合要求下的河口生态需水定量分析提供支持的不足，根据河口不同生态需水类型的特征，提供了一种多目标整合河口生态需水计算方法，定量分析河口生态系统整体需水要求，为河口生态环境保护和修复提供关键技术支持。

本发明的特征在于根据河口淡水入流功能差异，将河口生态需水划分为消耗型需水量和非消耗型需水量两种类型，提出以加和性原则计算消耗型需水，以最大值原则计算非消耗型需水，提供了一种综合多目标要求的河口生态需水计算方法。其中消耗型需水包括河口植被蒸散发消耗需水、淡水湿地需水；非消耗型需水包括水盐平衡、泥沙输运、营养盐输运需水量。

本发明的主要目的在于解决目前不同类型生态需水计算方法难以有效解决多目标综合要求下河口生态需水定量计算的问题，与现有技术相比本专利技术具有以下优点：