[发明专利]一种受干扰平原区河网生态需水计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及生态环境保护技术领域，尤其涉及一种基于附着硅藻指示特征来确定受扰平原河网区河流生态需水的计算方法。

背景技术

平原河网区地势平坦，水网密布，河网相连，水体生态系统因连续性而具有共性特征；同时因河流比降小，水体自净能力低，在人类干扰影响下，尤其是受水利工程调节因素影响，河道内水体流动情况虽与季节及河网内外其他相连通河流的水位差、流量变化等因素相关，但与自然状态存在明显差异；河网地区水生态系统往往受损严重，产生诸如因水流不畅而产生的水质恶化、藻类水华爆发等问题。为保护和恢复河流及河网生态健康，实践中多需要采取增大河网流量和促进河网水体流动性的调水、补水等措施。为促进河网及河流水体生态健康恢复，同时为实践中调水引流措施提供指导依据，为河网地区河流确定合理的生态流量目标至关重要。

受人类干扰影响的平原河网区水文条件及生态水文过程复杂，生态需水过程也极为复杂，但河道内水量等条件依然关键的影响了河道生态健康状况。寻找并建立河道水流条件与生态系统健康的关系，依然是确定河网系统生态需水控制目标的基本途径。

目前对河流生态健康的判定有多种方法，最为典型的是基于河流形态、水文、水质以及生物等要素的多指标综合评估，但这种方法调查与评估过程复杂，并且难以与水流条件建立数据关系，难以适用于河网地区生态需水快速评估需要。基于生态需水的水循环、水平衡及其生态效应理论基础，生物对水量具有适应性，当水量发生较大变化时，将会对物种数量和分布产生影响。由于受人类干扰，平原河网区水生态系统特征与自然状态区别较大，水质差、受干预的水文条件，以及其他多种人类活动影响使得珍稀鱼种、敏感性底栖生物等物种基本绝迹，使得难以基于这些敏感生物条件及其特征而确立生态需水目标。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种基于附着硅藻指示特征的受扰平原区河网河流生态需水计算方法，以构建表征河网区河流生态健康状况的附着硅藻生物完整性指数及其阈值区间为基础，建立河道内流速与附着硅藻生物完整性指数之间的关系，据此确定与附着硅藻生物完整性指数不同阈值区间相对应的河道流速控制目标值，结合河道内多年平均逐月水位所确定的过流断面面积，确定维持不同生态健康目标的河道内各月生态需水量控制值。

本发明的技术方案是：包括以下步骤：S1、确定调查点位置与调查频率，进行水体附着硅藻与环境因子调查分析；

所述调查点包括河网内受干扰点和参照点，所述环境因子包括河道流量、水位、水质和横断面；

S2、确定河网地区附着硅藻完整性指数及其表征的不同生态系统健康等级阈值区间；

筛选附着硅藻生物完整性指数指标组成，确定完整性指数分值，并根据受干扰点与参照点的比较划分完整性指数分值所对应“优”、“良”、“中”和“差”不同生态系统健康等级的阈值区间；

S3、依据实测数据资料，建立调查点断面月均流速与硅藻完整性指数值之间的定量关系，并确定与附着硅藻生物完整性指数各阈值区间相对应的河道流速均值，作为维持不同生态健康目标的河道生态需水量的流速控制值；

S4、根据不同流速控制值以及河网内各河道多年平均逐月水位对应的断面面积，确定对应不同生态健康目标的河道逐月生态流量控制值。

步骤S2包括以下步骤：

S2.1、确定硅藻生物指数参数候选范围，包括硅藻属总数、硅藻密度、硅藻商、敏感性硅藻百分比、曲壳藻百分比、桥弯藻百分比、菱形藻百分比、舟型藻百分比、极细微曲壳藻百分比、可运动硅藻百分比、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、硅藻耐污指数和硅藻属指数；

S2.2、对候选硅藻生物指数进行敏感性分析和相关性分析，确定附着硅藻生物完整性指数指标体系；敏感性分析采用箱线图法判断法，按受干扰点和参照点两类统计各候选生物指数值，比较候选参数在受干扰点和参照点在25％-75％分位数范围内的重叠情况，从而进行赋值；

根据筛选赋值进行相关性分析，保留的参数作为附着硅藻生物完整性指数指标体系；

S2.3、采用四分法对最终确定的附着硅藻生物完整性指数的各参数进行赋分，对外界干扰强度增大、参数值减小的指标，对不同分位数的分布范围进行不同的赋值；对外界干扰强度增大、参数值随之增大的指标，对不同分位数的分布范围进行不同的赋值；