基于生态-生境-流量分组响应机制的生态流量量化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113688497A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110758900.2(22)申请日2021.07.05(71)申请人郑州大学地址450001河南省郑州市市辖区高新技术开发区科学大道100号郑州大学(72)发明人孟钰管新建张一鸣王萌徐文静张浩符育文(74)专利代理机构郑州亦鼎知识产权代理事务所(普通合伙)41188代理人张夏谦(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06Q50/26(2012.01)权利要求书3页说明书21页附图11页(54)发明名称基于生态-生境-流量分组响应机制的生态流量量化方法(57)摘要本发明公开了基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，涉及河流生态环境技术领域，包括：收集所需的生态资料数据；通过流量过程与鱼类生态过程涉及到的关键栖息地生境因子，研究流量过程与鱼类生态过程之间的响应关系，揭示生态‑生境‑流量分组响应机制；研究鱼类生态过程与栖息地生境因子之间的影响效应，确定鱼类生态过程不同时空模块下的环境流量组份、动态最佳栖息地、适宜性水力参数、水环境质量约束。该量化方法是以鱼类作为保护目标，基于栖息地模拟理论，通过流量过程与鱼类生态过程涉及到的关键栖息地生境因子，研究流量过程与鱼类生态过程之间的响应关系，揭示生态‑生境‑流量分组响应机制。CN113688497ACN113688497A权利要求书1/3页1.基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，包括如下步骤：收集所需的生态资料数据；通过流量过程与鱼类生态过程涉及到的关键栖息地生境因子，研究流量过程与鱼类生态过程之间的响应关系，揭示生态‑生境‑流量分组响应机制；研究鱼类生态过程与栖息地生境因子之间的影响效应，确定鱼类生态过程不同时空模块下的环境流量组份、动态最佳栖息地、适宜性水力参数、水环境质量约束。2.根据权利要求1所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，所述生态资料数据至少需包括流量数据、断面数据、河道地形图以及研究河段鱼类的种类和多样性；所述栖息地生境因子至少需包括水文情势、地理特征、水力条件以及水环境质量对鱼类生态需求。3.根据权利要求1所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，在所述研究鱼类生态过程与栖息地生境因子之间的影响效应，确定鱼类生态过程不同时空模块下的环境流量组份、动态最佳栖息地、适宜性水力参数、水环境质量约束步骤之后，还包括：构建生态‑生境‑流量模块化模拟模型，推荐对应于鱼类生态过程不同阶段的时空动态性生态流量整体形式。4.根据权利要求3所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，在所述构建生态‑生境‑流量模块化模拟模型，推荐对应于鱼类生态过程不同阶段的时空动态性生态流量整体形式步骤之后，还包括：采用水文学法补充鱼类生态过程个别阶段空缺的生态流量下限值，获得鱼类生活史完整的生态流量组合。5.根据权利要求1所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，所述鱼类生态过程与栖息地生境因子之间的影响效应包括：水文‑生态影响效应；地理‑生态影响效应；水力‑生态影响效应；水质‑生态影响效应。6.根据权利要求3所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，所述生态‑生境‑流量模块化模拟模型，包括：水文‑生态模块；地理‑生态模块；水力‑生态模块；水环境‑生态模块。7.根据权利要求6所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，所述水文‑生态模块，水文情势年内周期性的动态变化过程会引起鱼类生活史分阶段不同的生态效应，采用水文变异诊断技术，将水文序列分为两个变动水文序列，具体通过M‑K法和Pettitt法；2CN113688497A权利要求书2/3页所述M‑K法，建立序列Uk如下：式中：定义统计量：式中：将时间序列X逆序排列，并按照以上流程得到序列UBk。若曲线UF和UB有交点，则交点对应时刻即为水文变异出现的时间；所述Pettitt法，在t时刻，若时间序列遵循式(5)条件，则该点即为水文变异点。Kt＝max|Ck|(k＝2,3…,n)(5)式中：Ck是i时刻数值大于或小于j时刻数值个数的累计数，(j＝1,2…，i)。8.根据权利要求6所述的基于生态‑生境‑流量分组响应机制的生态流量量化方法，其特征在于，所述水力‑生态模块,选用MIKE11软件进行模拟,以流速、水位等指标度量水力条件；所述MIKE11软件内置有圣维南方程组，所述方程组包括连续方程和动量方程；所述连续方程为：所述动量方程为：式中：A为过水断面面积，m2；Q为径流量，m3/s