[发明专利]一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法

权利要求书

1.一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)河流生态分区及关键径流情势和水质要素识别：

1-1.收集研究区河流的日径流数据、水质要素数据和生物要素数据；

1-2.基于生物要素数据计算河流生物多样性指数，利用多元统计分析方法识别研究区内生物多样性指数的空间分布差异，确定河流生态分区；

1-3.基于日径流数据计算径流情势指标，利用多元统计分析方法识别影响河流生物多样性指数变化的关键径流情势指标及水质要素指标；

步骤2)构建径流情势、水质要素及生物多样性指数量化关系：

利用多元统计分析方法或机理模型，基于步骤1)识别的关键径流情势和水质要素，构建径流情势、水质要素及生物多样性指数间的量化关系模型；

步骤3)计算调控对生物多样性指数影响变化率：

如果研究河流受闸坝调控影响剧烈，将构建考虑闸坝调度规则的流域分布式水文模型，模拟闸坝调控影响下的关键断面的径流过程；设置无闸坝调控情景，模拟无闸坝调控下的径流过程，确定相应的关键径流情势指标，根据步骤2)中构建的量化关系模型，得到无调控影响下的生物多样性指数，并计算调控影响下生物多样性指数的变化率；如果研究河流受闸坝调控影响较小或为自然河流，直接进行步骤4)；

步骤4)完善河流健康准则及调控环境流量过程：

4-1.参考已有河流健康的生物多样性指数评价研究成果，结合研究区河流生物多样性指数范围，确定河流在不同健康等级下对应的生物多样性指数范围；

4-2.根据确定的河流不同健康等级下生物多样性指数范围，利用步骤2)构建的量化关系模型，确定生物多样性指数在不同健康等级下对应的关键径流情势指标及水质要素指标的取值范围；

4-3.设置关键水质要素处在不同健康等级，以保障河流生物多样性指数处于健康水平为目标，基于步骤2)的量化关系模型，获得不同水质等级下关键径流情势指标的取值范围；

4-4.利用4-3步骤中获得的不同水质等级下关键径流情势指标的取值范围，调整实测日径流过程相应径流情势指标大小，得到满足河流生物多样性指数为健康等级的环境流量过程区间。

2.根据权利要求1所述一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法，其特征在于，步骤1)中：1-1步骤中所述生物要素数据包括河流生物物种种类和密度数据，所述河流生物物种包括浮游植物、浮游动物及底栖生物；1-2步骤中所述生物多样性指数包括香农指数、均匀度指数、辛普森指数；1-2步骤中利用的多元统计分析方法为近邻传播聚类分析法；1-3步骤中所述的径流情势指标包括径流量、径流事件发生频率和历时、出现时间和变率，1-3步骤中利用的多元统计分析方法为冗余度分析法。

3.根据权利要求1所述一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

2-1.选择适合于构建多种解释变量与单一响应变量的统计分析模型，所述解释变量为关键径流情势与水质要素，所述单一响应变量为关键生物多样性指标指数；

2-2.基于关键径流情势、关键水质要素与生物多样性指数数据，确定统计模型或机理模型的测试集用于优选三者间的量化关系模型，以剩余的数据作为统计模型或机理模型的验证集，以模拟值序列与实测值序列的方差等指标作为评价指标，用于评估量化关系模型的稳健性。

4.根据权利要求3所述一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法，其特征在于，步骤2)中所述的统计分析模型为广义加性模型。

5.根据权利要求1所述一种基于径流情势、水质及生物多要素的环境流量过程调控方法，其特征在于，所述步骤3)包括：

3-1.基于收集包括研究区日径流、降雨气象、闸坝调控及地形地貌属性信息的数据，构建流域水文模型，基于自动优化技术优化模型参数，得到闸坝调控下的日径流模拟过程，设置无闸坝调控情景，得到无调控影响的日径流模拟过程；

3-2.基于模拟的无调控日径流过程数据，计算其相应的关键径流情势指标，基于步骤2)中确定的量化关系模型，计算无调控影响的生物多样性指数；

3-3.基于调控下的生物多样性指数和无调控影响的生物多样性指数，计算闸坝调控影响下生物多样性指数变化率。