[发明专利]一种面向多目标需求的湖泊适宜水位确定方法

权利要求书

1.一种面向多目标需求的湖泊适宜水位确定方法，其特征是，包括：

一、收集目标湖泊的基础数据，至少包括代表水位站的长时间序列水位观测数据WL、高分辨率遥感影像数据Image、湿地水鸟群落结构动态监测数据Bird；所述目标湖泊为菜子湖；

二、从数据WL确定目标湖泊的年内水位差，所述年内水位差为年最高日平均水位和最低日平均水位的水位差；从数据WL获取目标湖泊水位的年际变化趋势，继而预测2030年和2040年的多年最枯月平均水位；

三、判断长时间序列水位变化特征与湖泊生态系统保护的适应性，具体为：

当目标湖泊的年内水位差在预设的水位差范围内且2030年的多年最枯月平均水位较现状抬升不超过第一阈值且2040年后的多年最枯月平均水位较现状抬升不超过第二阈值，则判断为相适应；否则判断为不相适应；第一阈值和第二阈值为经验值，第一阈值在50～70cm范围取值，第二阈值在80～100cm范围取值；

四、分别确定防洪、蓄水、输水、航运、水系连通多目标的水位需求；

五、分别以多年最枯月平均水位和多目标水位需求为约束情景，确定不同约束情景下目标湖泊的特征水位，当步骤三判断为不适应时，继续判断特征水位与湖泊生态系统保护的适应性，具体为：

(1)确定特征水位：由数据WL计算多年最枯月平均水位，即特征水位WL1；根据多目标水位需求确定2030年和2040年能同时满足多目标水位需求的最低水位，即特征水位WL2和WL3；满足多目标水位需求的最低水位指满足防洪、蓄水、输水、航运、水系连通多目标的水位需求的最低水位；所得特征水位WL2和WL3分别为7.5m和8.1m；

(2)结合数据WL和数据Image获取越冬期特征水位下的重要生境面积；

(3)从数据Bird获取越冬期特征水位下的水鸟种类组成和种群数量；

(4)相比WL1，当WL2和WL3下的重要生境面积下降率均超第三阈值，则初步判断与湖泊生态系统保护不适应；否则判断相适应；当不适应时，进一步判断：相比WL1，当WL2和WL3下水鸟种类数下降率均超第四阈值且种群数量下降率超第五阈值，则判断不相适应；否则判断相适应；第三阈值、第四阈值、第五阈值均为经验值，在10％～30％范围取值；

六、根据多目标水位需求拟定水位调度方案；

采用Pettitt突变检验法检验多年逐年平均水位是否发生突变，若发生，基于突变前的数据WL确定关键水文要素指标；否则，基于整个数据WL确定关键水文要素指标；

采用借鉴变异性范围法确定关键水文要素指标的控制范围；结合关键水文要素指标的控制范围，确定候鸟越冬期调控水位，通过控制闸下泄水量进行水位调控；

在适应性调度期间，逐步抬高越冬期菜子湖水位至7.5m或8.1m；从10月上旬开始预降水位，至11月1日，控制水位在8.5m，8.5m为接近该时间的多年日平均水位；在12月1日前控制菜子湖水位逐步消落至7.5m或8.1m；从12月1日开始，在满足关键水文要素指标控制范围的前提下，逐步减小消落期水位下降速率，增大上升期水位抬升速率，抬高各年最低水位，并维持菜子湖原有水位变化规律；在次年1月中旬消落至年度最低试验性水位，至2月中旬维持在此水位±0.1m的范围内；2月下旬开始，逐步抬升湖水位；4月1日，结束年度试验性水位调度，转入正常调度；

七、采用拟定的水位调度方案对目标湖泊进行水位调度，同时利用布设的水鸟监测样线和监测点实时采集湿地水鸟群落结构数据；以目标湖泊现状为参照系统，采用步骤三～五判断与湖泊生态系统保护是否相适应，若判断为相适应，则无需对当前的水位调度方案进行优化；否则降低调度水位继续执行本步骤直至判断为相适应。

2.如权利要求1所述的面向多目标需求的湖泊适宜水位确定方法，其特征是：

所述湿地水鸟群落结构动态监测数据Bird至少包括越冬期水鸟种类组成及空间分布、种群数量、栖息生境、觅食生境的监测数据。

3.如权利要求1所述的面向多目标需求的湖泊适宜水位确定方法，其特征是：

步骤五中结合数据WL和数据Image获取特征水位对应的重要生境面积，具体为：

将目标湖泊的数据WL和数据Image进行日期匹配，筛选出与特征水位WL1、WL2、WL3对应或最接近的水位所对应的影像数据，分别记为Image1、Image2、Image3；

采用决策树分类法对遥感影像Image1、Image2、Image3进行解译，获得特征水位WL1、WL2、WL3下的湿地分类结果；

从湿地分类结果获取越冬期特征水位WL1、WL2、WL3下水鸟的重要生境面积，重要生境提前定义。