[发明专利]人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定计算方法

摘要

本发明之目的就是提供一种人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定计算方法，可有效解决人工干扰无水文资料地区河流环境流量的计算问题。以流域水生态功能分区为前提，界定环境流量的构成，然后采用水文比拟法和参数等值线法来推求无水文资料地区河流多年平均径流量及年内分配，以此为基础流量数据，对不同分区环境流量计算，确定河流不同节点的环境流量，本发明方法新颖独特，科学，是一种基于功能需求的环境流量计算方法，可以为受人工干扰程度较大且缺乏水文资料的河流进行水资源优化调配以及水利工程生态调度，保障河流功能正常发挥所需最小环境流量，修复河流生态系统，保护河流的生态环境，经济和社会效益巨大。

主权项

1.一种人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定计算方法，其特征在于，以流域水生态功能分区为前提，界定环境流量的构成，然后采用水文比拟法和参数等值线法来推求无水文资料地区河流多年平均径流量及年内分配，以此为基础流量数据，对不同分区环境流量计算，确定河流不同节点的环境流量，包括以下步骤：(1)确定流域范围，进行水生态功能分区：进行水生态功能区二级分区，一级分区包括能够反映流域气候、地势、土壤、植被自然环境要素指标的平均降水量、平均高程、地表粗糙度、土地利用强度；在一级分区基础上，进行二级分区，二级分区包括能够反映河段尺度上的栖息地环境以及人工干扰影响指标的小流域坡度、河道弯曲度、水网密度、水利工程密度和小流域污染负荷，利用GIS系统(地理信息系统软件)采用空间插值法及赋值来确定各参数值，用权重赋值分析方法确定分区；(2)以水生态功能分区为基础，确定不同分区的环境流量组成及不同类别环境流量的计算方法：水生态功能分区为城市人工高度干扰区和自然河道区，所述的城市人工高度干扰区包括维持稀释自净、景观娱乐、蒸发和地下水位的流量；所述的自然河道区包括维持水生生物栖息、蒸发和地下水位的流量；维持稀释自净功能所需流量采用水质水量平衡模型，同时考虑水功能区纳污能力核算中的设计流量综合确定；景观娱乐所需流量用水深和水面面积方法来确定，景观娱乐用水水深为0.7～1.5m；维持水生生物栖息所需最小流量采用Tennant方法和湿周法确定，Tennant法计算时，每年10月～翌年3月用水期的流量采用30年以上的平均月流量的10％作为河道内的维持水生生物栖息最小环境流量，每年4～9月鱼类产卵育幼期采用30年以上的平均月流量的30％作为河道内维持鱼类产卵育幼期的最小环境流量；湿周法采用斜率求法来确定临界点；维持河流地下水位需水流量根据达西定律来确定；蒸发需水流量采用水面面积、水面蒸发深以及降雨量的参数进行计算；(3)确定参证流域，计算无水文资料流域不同节点的基础流量数据，采用水文比拟法和参数等值线法来推求多年平均径流量及年内分配：以参证流域近30年的天然流量数据为基础，利用GIS划分流域不同汇水区域，计算闭合汇水区域面积，以此为基础采用水文比拟法计算不同汇水区域节点流量；参数等值线法是依据多年平均径流深等值线图来计算年平均径流量，采用水文比拟法和参数等值线法计算结果平均值作为最终节点流量数据；(4)建立河段环境流量计算模型及河流环境流量整合模型：上游河段环境流量为非消耗性流量的最大值与消耗性流量之和，河流下游河段环境流量采用汇流式整合模型计算公式计算，分别是：城市人工高度干扰区域上游河段环境流量计算公式：自然河道区域上游河段环境流量计算公式：其中：分别为第n河段稀释自净流量、景观娱乐流量、水生生物栖息地流量、维持地下水位流量、水面蒸发流量、城市人工高度干扰区域上游河段环境流量、自然河道区域上游河段环境流量；为非消耗性需水流量，即稀释自净和景观娱乐所需流量的最大值；同一水系下游河段汇流整合模型公式为：式中：Q为下游河段的环境流量，Qifxh为上游河不同河段的消耗性流量，Q11、Q21、Q31为上游不同河段非消耗性流量，通过上述所有数学公式的计算，从而实现人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定的计算。