[发明专利]一种生态需水季节差异快速分析方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种快速分析生态需水量季节差异的方法，解决不同季节生态需水计算资料需求和工作量大，难以直接应用于不同季节的水资源配置和生态环境修复问题。

背景技术

社会经济快速发展过程中，由于不合理地开发和利用水资源，河流、湖泊、河口等湿地生态系统需水短缺，造成生态退化的问题日益严重。近些年来，生态退化在对不同尺度生态系统平衡造成严重负面影响的同时，已成为区域社会经济可持续发展的关键制约因素。面向生产、生活及生态用水协调配置的生态需水定量分析技术成为当前实现生态环境保护与社会经济可持续发展面临的重要问题。

目前不同类型生态需水计算方法主要针对生态系统类型结构和功能间的差异，提出针对不同类型生态保护目标的定量分析方法。其中计算方法主要包括了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)。水文学方法是根据基于河道径流对生态系统重要的基础性作用，根据水文学指标对河道流量进行设定，假定恢复、保持河道内一定规模的来流即可实现生态系统对径流的需求。Tennant方法即是一种典型的水文学方法，方法采用一定经验百分比的年均流量作为相应的生态需水量。在对径流与生物种群分布关系缺乏足够认识的情况下，水文学方法中流量经验百分比的确定具有较大的经验性，方法的应用需经过验证。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。湿周法将湿周作为某个河流栖息地质量指标，通过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(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)。整体法根据不同专业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不同生态保护目标，如生物保护、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，整体法的工作量相对较大。

不同类型生态需水计算方法主要针对水文、水力、栖息地环境要素以及生物量等不同类型生态目标要求确定相应的需水量。由于生态系统中水文过程以及生物过程间存在的季节性差异，生态目标以及相应的生态需水量具有显著的季节差异性。然而，目前不同类型生态需水计算方法均存在不能快速分析生态需水时间差异性的不足。针对不同季节间生态需水差异性问题，目前生态需水计算方法只能通过筛选各季节指示性生态目标，分别分析不同季节生态目标对径流水文过程的响应关系，进而才能计算出不同季节生态需水量，相应计算过程对生态水文资料需求量大而且计算工作量大，难以直接应用于考虑年内季节间生态系统差异的水资源配置和生态环境保护技术中。

发明内容

本发明针对目前我国生态系统生态学资料缺乏，特别是与水文过程相对应的生态学资料非常匮乏情况下，不同类型生态需水计算方法难以快速分析生态需水年内季节间差异的不足，提供了一种生态需水季节差异快速分析方法，通过将年内不同季节生态需水计算划分为关键期生态需水计算和年内时间变化计算两部分，避免了针对不同季节生态系统差异分别分析需水量时，数据量要求大且计算工作量大的难题。

本发明的特征在于将生态系统随时间变化的生态目标划分为关键期生态目标和需水量时间变化目标2部分。其中，以生态、生产需水矛盾最突出的生物繁殖期对栖息地环境要素的要求作为关键期生态目标，根据关键期生态目标与径流间的关系确定关键期生态需水量，进而采用多年平均天然径流量年内时间变化率作为生态需水量年内时间变化目标确定生态需水季节差异，实现快速分析生态需水季节差异要求，有效解决考虑季节差异生态需水计算工作量大的问题。

本发明的主要目的在于解决不同季节生态需水定量计算资料需求量和计算工作量大，目前生态需水计算方法难以为考虑年内季节间生态系统差异的水资源配置和生态环境保护技术提供支持的难题。与现有技术相比本专利技术具有以下优点：

(1)资料需求小，本发明将不同季节生态需水目标计算生态需水年内季节的差异划分为计算关键期生态需水量和生态需水年内时间变化规律两部分，在保障计算结果科学合理的基础上，资料需求量有限，有效实现生态需水季节差异快速分析的目的。