[发明专利]一种城市河道生态流量阈值的确定方法

说明书

本发明公开了一种河道最大生态流量阈值的确定方法，通过选取待确定河道内代表站点的长序列日径流数据，提取突变点，确定长序列中所选取时段的分界点；利用EFCs方法进行生态环境流量组分指标分析，确定各个流量组分在不同时期的变化程度，识别出对河流生态的影响流量组分；选取待确定河道内特征鱼类的耐受流速以及不同时期的河道断面参数，以历史生态良好时期河道断面参数及发生不同等级流量时的影响流量组分，作为控制河流生态的约束条件，并将其带入到现状河道断面，计算现状河道断面下的生态流量阈值。计算结果准确。

技术领域

本发明涉及一种城市河道生态流量阈值的确定方法。

背景技术

河流作为城市生态文明的重要组成部分，其生态情况越来越受到人们的重视。但由于城市化的快速发展，人类活动对城市河流的物理结构、水文情势和生态环境都产生了较大的影响。而河流水文情势是河流生态学研究的核心，决定并影响河流生态系统的物质循环、能量过程、物理栖息地状况和生物相互作用。同时，城市河道在城市化进程中，为适应城市发展的需要，河道在形态、功能和空间等方面区别于自然河道，城市河道的蜿蜒程度低，断面形式单一；河道渠化和衬砌严重，与周围环境的物质交换功能基本丧失，对周围及河道内生态的支撑能力减小；由于城市土地利用率高，河道沿岸存在许多工厂、居民区等，使河道空间范围受到挤压。城市河道形态结构的改变将导致河道内水文情势和生境的改变，从而对河道水生生物产生负面影响。

目前，针对河流水文情势展开了许多研究，张洪波等应用变异性范围法研究了宝鸡峡引水对渭河水文规律及生态系统的影响，结果表明宝鸡峡引水工程对渭河水文规律及生态系统的影响较大，严重阻碍了河流生态功能的实现；舒畅等以泥曲河为例，提出了一种使用均值与变异性水文情势阈值差计算生态流量值的方法，为维持河流健康生态系统提供支持；戴向前等根据不同流量形态的生态学意义，将潮白河地区的生态流量谱系划分为5个等级，并对两个时期内的流量谱系进行分析，提出了相应的生态保护措施。

但是，上述研究均针对自然河流的水文情势，对河流的最小生态流量进行计算，而对于受补水和外调水影响的城市河道的水文情势演变及生态流量阈值研究较少，不利于城市河道水文情势的恢复和生态治理。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种河道生态流量阈值的确定方法，本发明在对人类扰动前后的城市河流水文情势定量化评估基础上，根据城市河流的水文特性，利用EFCs方法将生态环境流量的组成进行重分类，识别出对河道水文情势扰动最大组成，以历史上生态良好时期内该流量组成的水文水力学指标作为城市现状河道的控制条件，同时结合河道内特征物种对水力特性的适应条件，得到城市河流完整的生态流量阈值范围，为城市河道水文情势的恢复和生态治理及调度可提供科学的依据。

本发明所指生态良好时期是指在突变点之前的时期的生态情况。也即近自然状况。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种河道最大生态流量阈值的确定方法，包括以下步骤：

(1)选取待确定河道内代表站点的长序列日径流数据，提取突变点，确定长序列中所选取时段的分界点；

(2)利用EFCs方法进行生态环境流量组分指标分析，确定各个流量组分在不同时期的变化程度，识别出对河流水文情势扰动最大的流量组分；

(3)选取待确定河道内特征鱼类的耐受流速(感应流速)以及不同时期的河道断面参数；

(4)针对水文情势扰动最大的流量组分，以该组份的流量流速等水文水力学参数及历史生态良好期河道断面参数，作为控制河流生态的约束条件，将其带入到现状河道断面，计算现状河道断面下的生态流量阈值的上限或下限；

(5)以河道内特征鱼类的耐受流速或感应流速，作为约束条件，计算出现状断面下河道生态流量阈值的另一界限值。