[发明专利]一种考虑水环境因子变异的物种长期生存能力评估方法

说明书

本发明涉及一种考虑水环境因子变异的物种长期生存能力评估方法，包括：建立水电开发前天然河流水环境模型；建立水电开发后水库‑河流系统水环境模型；水环境模型结果验证；关键环境因子选取及环境因子变异度计算；建立基于水环境因子变异的目标物种种群动态模型；目标物种种群动态及长期生存能力评估。本发明针对水电开发等人类活动对水生脊椎生物影响存在累积性、持续性等特点，建立水环境模型，模拟水电开发前后环境因子的变化规律，识别水电开发对环境因子影响变异度，建立基于水环境因子变异的目标物种种群动态模型，考虑了目标物种对环境因子变异在种群动态层面的响应，实现了对变化环境中目标物种种群数量动态的长期预测。

技术领域

本发明涉及一种考虑水环境因子变异的物种长期生存能力评估方法，是一种基于生物生理学和生态水力学理论基础的评估方法，是一种适用于判断人类活动影响下，水生脊椎生物物种长期存活动态的模拟测算方法。

背景技术

随着人类对水能资源开发利用程度的加深，水利工程的逐步建设和运行改变了河流天然的水温过程和流水环境，使得鱼类生境破碎化，同时阻隔了洄游鱼类的产卵洄游通道，使得原本连续的河流被划分为不连续的水库湖泊环境(流速减缓)及流水环境(流速接近天然河流)等，洄游性鱼类、珍稀鱼类和重要经济鱼类资源均受到了水电开发的显著影响。例如随着长江干流水利工程的建设、运行以及无节制的捕捞，长江渔业资源衰退，特有物种白鲟已于2022年正式宣布灭绝，长江鲟已被认定为野外灭绝；随着金沙江水电开发的进行，该江段的鱼类资源濒临崩溃，流域历史上有鱼类143种，近期科考只发现14种本地鱼类样本，圆口铜鱼、长鳍吻鮈、齐口裂腹鱼等水电开发前的优势特有物种，已因为资源量锐减而被列入《中国脊椎动物红色名录》，成为极度濒危物种。对特有鱼类资源的保护已经成为国家水电绿色开发面临的核心问题和主要压力，其中明晰水电开发等人类活动对特有鱼类等水生脊椎生物物种种群数量的定量影响及其长期生存能力的影响是关键。

水电开发已经成为国家“十四五”的重要规划，是能源结构去碳化的重要调整战略，其开发对鱼类等水生脊椎生物资源的影响十分显著，目前主要从建立过鱼设施连接鱼类的洄游通道，开展水库生态调度等生态修复技术恢复鱼类生境或寻求支流替代生境，但对环境因子变异现状下的鱼类种群生存能力的清晰认识才是对鱼类资源保护的前提和基础。目前在水电开发等人类活动对鱼类等水生脊椎生物资源影响方面，生物学家主要通过长期的资源调查构建目标物种，如目标鱼类的历史与现状的资源变化动态，以定性预测未来鱼类资源变化趋势，水利工程专家主要通过水电运行前后关键环境因子的改变来预测鱼类可能面临的生存问题，以此预测鱼类未来资源变化，两方面的专家未能将深厚的学识进行融合，以形成一个充分考虑水环境因子变异对鱼类资源长期生存状况影响的有效认知。亟需基于鱼类生理生态学、鱼类繁殖学及水力学与河流动力学等交叉学科基础，考虑水电开发等人类活动造成的水环境因子变异对关键生物物种种群年际变化及多世代长期累积的影响。因此，本发明提出了能够考虑水环境因子变异的关键物种种群长期生存能力的评估方法。

发明内容

为了突破水环境因子变异对水生脊椎生物(如鱼类)长期生存能力影响难以定量评估的技术瓶颈，本发明针对水电开发引起的水环境变化特征，根据目标生物(如鱼类)对关键环境变化在生理学的响应，提取变异突出且对目标生物生理影响显著的环境因子，定义并计算环境因子的历史变异度，建立基于水环境因子变异的目标物种种群动态模型，测算目标物种的种群数量随时间变化的动态过程和长期生存的能力，提出了一种考虑水环境因子变异的物种长期生存能力评估方法。所述的评估方法能够综合反应水电开发以及生物适应性共同影响下的物种种群长期生存的能力，解决了人类活动下物种种群长期生存能力难以综合定量评估的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种考虑水环境因子变异的物种长期生存能力评估方法，所述方法的步骤如下：

步骤1，建立水电开发前天然河流水环境模型：建立水电开发前天然河流河道水环境模型，根据计算河流的历史地形、水文资料，设置河流地形，划分计算区域网格，设置计算控制条件，计算获得关键水环境因子的历史分布情况；