[发明专利]一种流域生态廊道安全格局构建布局方法

权利要求书

1.一种流域生态廊道安全格局构建布局方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、基于生态安全格局分区的指标因子、生态源指标因子和景观阻力面指标因子构建流域生态廊道宏观层面上的指标体系；

S2、基于河流生态过程、空间结构、服务功能三者之间的关系，将廊道构建与结构指标要素结合，构建流域生态廊道中观层面上的指标体系；

S3、基于空间要素分析进行景观格局的识别，并进行生态格局的分区，根据生态区、生态源地、生态廊道的连接以及生态定位构建流域宏观层面的生态安全格局；

S4、选取具有恢复潜力的生态廊道主轴进行廊道的构建试点，在流域的水资源约束下，分析各指标与廊道构建策略的平衡关系，确定流域中观层面的结构规划；

根据时间稳定性、空间连续性、生态空间格局的一致性与异质性、主导因子和人类活动胁迫占主导进行生态安全格局分区指标因子的筛选，且生态安全格局分区指标因子的指标特征包括：空间异质性、水陆耦合和因果关联；

生态格局的分区，包括：一级、二级分区以自然环境因子为依据，采用自上而下的分区方法，利用GIS方法识别具有宏观空间特征的自然单元；

三级、四级区划以社会人为因子为依据，识别不同区域的人为干扰程度，兼顾洼蓄滞洪区和已有海河流域水生态功能分区；

指标因子包括：地貌因子、气候因子、人口因子和管理因子；

基于MCR模型构建生态廊道，包括自然因素阻力因子和人为因素阻力因子，模型构建包括：

通过计算显示运动过程起始源和目标源之间的最短路径或最小成本路径：

其中，MCR为最小累积阻力值；f为一正函数；∑为景观单元i与生态源j之间穿越所有单元的距离与阻力的累积；D_ij为物种从源j到景观单元i的空间距离；R_i为景观单元i对某种物种运动的阻力系数；

景观阻力面由多个阻力因子加权叠加共同决定，用于反映生态流的运行阻力的趋势，生态流是生态过程的载体，其计算公式为：

其中，R_i为景观单元i的综合阻力值，C_ij为景观单元i对应的阻力因子j阻力值，W_ij为景观单元i对应的阻力因子j的权重值，n为阻力因子的总数；

景观阻力因子赋值和权重，包括：

生态服务功能最高的物种生境区的阻力值设为1，物种最难或无法穿过的景观区域设为100，其他景观类型的赋值介于两者之间；

采用专家打分法确定景观阻力因子权重，经过多位专家打分，确定土地利用类型、人口密度和地形坡度3个阻力因子的权重分别为0.8、0.1和0.1；

流域中观尺度廊道空间结构规划指标分析，包括：

河流生态系统过程包括相互关联的水文过程、地貌过程、物理化学过程和生物过程；

生态廊道空间结构包括横向、纵向、垂向及时间维度；

根据河流廊道指标筛选的准则和方法，以及河流廊道服务功能和空间结构之间的关系，基于河流廊道的4个结构特征层面，选取河流宽度、缓冲带宽度、河流弯曲率、生态水量、生态扩展区、污染负荷量以及水质状况7个指标，并将河流廊道空间结构的特征归纳为宽度、曲度、连通性和内环境。

2.根据权利要求1所述的流域生态廊道安全格局构建布局方法，其特征在于，廊道构建策略与空间结构的关系，包括：

根据河流流经区域和人居环境对河道建设的要求，将河流按照流经行政区域不同分为乡村河段与城市河段；

将河岸带功能可简化为水域带、岸线带、缓冲带3个部分；

廊道空间结构的三策略包括：保护、修复和重建。

3.根据权利要求1所述的流域生态廊道安全格局构建布局方法，其特征在于，结构指标要素与廊道构建策略的结合，包括：

连通性，全面统筹干流上、中、下游和重要支流的关系，在流域综合规划阶段将水系连通性作为流域开发的前置条件；

河流宽度和河流廊道的缓冲带；

河流廊道的曲度，包括河流的弯曲程度，弯曲的河流用于减缓水流速度；

河流廊道内环境，包括水质状况和污染负荷量。

4.根据权利要求3所述的流域生态廊道安全格局构建布局方法，其特征在于，根据MIKE11中的HD水动力模块模拟计算水深，以河道断面数据勾绘下垫面实际状况，通过下垫面与水深确定出最终的河流宽度；

MIKE 11HD的河网水动力模型基于一维非恒定流圣维南方程组：

其中，A为过水断面的面积；Q为过流的流量；x、t分别为计算点空间和时间的坐标；h为水位；q为旁侧入流流量；C为谢才系数；R为水力半径；α为动量校正系数；g为重力加速度；

计算河流廊道的弯曲度：

R＝S/L

其中，R为弯曲度；S为沿河流中心线两点之间的长度；L为两点之间的直线距离；

河流域面源污染来源于村庄的散排生活污水以及农田径流，农村散排生活污水污染负荷采用计算公式为：

W_3i＝α₃×P₂×L₃×365×10^-6

其中，i为污染物种类；W_3i为农村生活污水污染负荷；α₃为农村生活污水入河系数；P₂为非集中排水区人口数；L₃为农村人均污染物排放量；

农田径流污染负荷采用计算公式为：

W_5i＝α₅×A×L₅×10^-3

其中，i为某种水质参数；W_5i为农田径流污染负荷；A为耕地面积；L₅为单位耕地面积污染物排放量；α₅为农田径流入河系数。