專利名稱：：基于分區(qū)貢獻(xiàn)法的河流生態(tài)需水分析技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于分區(qū)貢獻(xiàn)法的河流生態(tài)需水分析技術(shù)，解決因上下游河流生態(tài)需水存在兼容性而造成的河流生態(tài)需水總量難以確定的問(wèn)題。
背景技術(shù)：
：河流生態(tài)需水是指為保障河流生態(tài)系統(tǒng)健康所需要的徑流量。近些年來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，由于不合理地開(kāi)發(fā)和利用水資源造成了河流生態(tài)系統(tǒng)需水短缺以及日益嚴(yán)重的生態(tài)退化問(wèn)題，并已成為區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵制約因素。面向生產(chǎn)、生活及生態(tài)用水協(xié)調(diào)配置的河流生態(tài)需水分析是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要難題。由于生態(tài)系統(tǒng)類型結(jié)構(gòu)和功能間的差異性，目前生態(tài)需水計(jì)算方法一般針對(duì)不同類型、空間區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)分別展開(kāi)。研究方法包括了Tennant法為代表的水文學(xué)方法，濕周法為代表的水力學(xué)方法，IFIM為代表的生境模擬法以及以BBM為代表的整體法(Tharme，2003)。不同類型生態(tài)需水計(jì)算方法分別從維護(hù)特定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)的角度分析生態(tài)需水量。水文學(xué)方法是在自然狀態(tài)河流多年水文數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)簡(jiǎn)單的水文指標(biāo)來(lái)確定河流生態(tài)系統(tǒng)需水量的方法。其中Tennant法是以預(yù)先確定的年平均流量百分?jǐn)?shù)作為河流推薦流量，其中10%是最小生態(tài)需水量，而60%100%則是最優(yōu)生態(tài)需水量。月保證率法采用90%保證率下最枯連續(xù)7天的平均水量，作為滿足河流所需流量，我國(guó)一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保證率最枯月平均流量。水文學(xué)方法適用于水資源規(guī)劃的需要對(duì)生態(tài)需水量的初步估算。水力學(xué)方法主要從保護(hù)河流水生生物棲息地水力學(xué)要素出發(fā)，通過(guò)建立流量與河道水力參數(shù)之間的關(guān)系，確定河流生態(tài)需水量。濕周法將濕周作為某個(gè)河流棲息地質(zhì)量指標(biāo)，通過(guò)濕周隨流量增加所表現(xiàn)出的增長(zhǎng)變化點(diǎn)確定河流推薦流量。濕周法適用于寬淺型和拋物線型河道，且要求河床形狀穩(wěn)定(Gippel&a/.，1998)。水力學(xué)方法由于只考慮河道形態(tài)而忽視了生物的需求，目前應(yīng)用較少。生境模擬法著重考慮河道典型斷面河流生物物種的保護(hù)，通過(guò)建立生物、生態(tài)及環(huán)境要素與流量間的定量關(guān)系來(lái)確定河流流量，計(jì)算得到流量范圍不能滿足整個(gè)河流的管理要求(Scatena，2004)。功能整合生態(tài)需水方法主要考慮一定空間范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)不同生態(tài)服務(wù)功能綜合性要求確定需水量。澳大利亞和南非提出的整體法也主要強(qiáng)調(diào)河流生態(tài)系統(tǒng)不同功能目標(biāo)生態(tài)需水的綜合，通過(guò)不同專業(yè)專家小組意見(jiàn)的綜合，使得推薦的河道流量滿足區(qū)域內(nèi)不同生態(tài)保護(hù)目標(biāo)(King"a/.，2003)。河流水文過(guò)程的連續(xù)性特征，使得部分水量在滿足上游河流生態(tài)需水要求后，同時(shí)也可以滿足下游河流生態(tài)系統(tǒng)需水要求。由此造成具有上下游關(guān)系的不同區(qū)間河流生態(tài)需水必然存在一定的重復(fù)計(jì)算量。面向水資源管理與配置的河流生態(tài)需水總量并不能由不同區(qū)間河流生態(tài)需水累計(jì)得到。目前不同類型河流生態(tài)需水計(jì)算方法主要針對(duì)局部空間位置和范圍內(nèi)河流不同生態(tài)服務(wù)功能需水要求提出，相關(guān)分析計(jì)算方法難以為河流整體生態(tài)需水分析計(jì)算提供支持的不足?？紤]河流上、下游區(qū)間生態(tài)需水的重復(fù)計(jì)算問(wèn)題，提出解決上下游區(qū)間河流生態(tài)需水重復(fù)計(jì)算的分析技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源規(guī)劃與合理配置具有重要現(xiàn)實(shí)意義
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)目前不同類型河流生態(tài)需水計(jì)算方法難以為河流整體生態(tài)需水分析計(jì)算提供支持的不足，提供了一種基于分區(qū)貢獻(xiàn)量的河流生態(tài)需水分析技術(shù)，通過(guò)分析計(jì)算不同河流區(qū)間上下游斷面需水量，有效解決不同分區(qū)河流生態(tài)系統(tǒng)需水總量計(jì)算中不同區(qū)域生態(tài)需水間的兼容性問(wèn)題。本發(fā)明的特征在于明確區(qū)域河流上、下控制斷面需水量的基礎(chǔ)上，采用區(qū)間上斷面與下斷面河道需水量之差求得不同區(qū)間的需水貢獻(xiàn)量，進(jìn)而計(jì)算河流區(qū)間總的生態(tài)需水，有效解決河流生態(tài)需水總量計(jì)算中，不同空間位置河流生態(tài)系統(tǒng)需水量間的兼容性問(wèn)題，為河流生態(tài)需水配置提供切實(shí)的數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明的主要目的在于解決不同分區(qū)河流生態(tài)需水總量計(jì)算問(wèn)題，與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)-.1)明確河流需水量在流域內(nèi)不同區(qū)間的分配，有效解決河流需水量計(jì)算中的上下游、干支流之間的重復(fù)計(jì)算問(wèn)題。2)避免傳統(tǒng)不同空間河流生態(tài)需水計(jì)算方法成果難以直接應(yīng)用于河流水資源分配的不足，為實(shí)施流域水資源合理配置提供方便快捷的技術(shù)方法支持。附圖為上下斷面控制確定分區(qū)貢獻(xiàn)量示意圖具體實(shí)施例方式河流分區(qū)需水量的計(jì)算步驟為(1)確定不同河段生態(tài)環(huán)境功能，計(jì)算相應(yīng)的河流需水量；(2)計(jì)算不同分區(qū)生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量；(3)計(jì)算河流生態(tài)需水總量。根據(jù)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能差異，將河流劃分為若干小段，并將每一小段的集水匯流區(qū)看作一個(gè)研究單元，對(duì)各段的河流需水量進(jìn)行計(jì)算。不同分區(qū)河流生態(tài)需水計(jì)算分別采用傳統(tǒng)Tennant法，月保證率法以及功能整合分析方法。采用上下斷面控制法計(jì)算各分區(qū)的需水分區(qū)貢獻(xiàn)量，進(jìn)而計(jì)算河流各區(qū)間總的生態(tài)需水。附圖中《,為第/個(gè)控制斷面的生態(tài)需水，其中控制斷面l的生態(tài)需水為g,，控制斷面《的生態(tài)需水為9;區(qū)間l的自產(chǎn)水資源量為a，2,為第!'個(gè)區(qū)間的自產(chǎn)水資源量，區(qū)間"-2為込_2，區(qū)間"-l為2。w區(qū)間"為a。河流生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量表示為下斷面生態(tài)需水與上斷面生態(tài)需水之差。以區(qū)間2為例，其需水分區(qū)貢獻(xiàn)量為控制斷面2的生態(tài)需水減去控制斷面1的生態(tài)需水^-1，有3種情況-1)《2-仏>0，說(shuō)明僅靠上斷面生態(tài)需水不能滿足下斷面的流量要求，需要區(qū)間2進(jìn)行補(bǔ)充，補(bǔ)充量為《2-仏。2)《2-仏=0，說(shuō)明上斷面的生態(tài)需水基本可以滿足下斷面的流量要求，不需要區(qū)間2的補(bǔ)充，即補(bǔ)充量為零。3)《2-仏<0，說(shuō)明上斷面的生態(tài)需水不僅能夠滿足下斷面的流量要求，而且還有盈余，可用于其它用水。整個(gè)河流由n個(gè)區(qū)間組成的，其生態(tài)需水等于各區(qū)間的需水分區(qū)貢獻(xiàn)量之和，即《=(仏,-L,)+(9"-2)+…(仏-0)=《，《是整個(gè)河流出口斷面的生態(tài)需水。實(shí)例以下以我國(guó)典型流域河流生態(tài)需水計(jì)算為例說(shuō)明本發(fā)明提出基于生態(tài)分區(qū)貢獻(xiàn)法的生態(tài)需水分析技術(shù)的具體實(shí)施方式。將河流劃分為16個(gè)生態(tài)需水計(jì)算分區(qū)，不同分區(qū)生態(tài)需水量根據(jù)生態(tài)基流和綜合考慮不同生態(tài)環(huán)境功能的生態(tài)需水計(jì)算方法。其中生態(tài)基流取為T(mén)ennant法和月保證率法計(jì)算結(jié)果的平均值，功能整合生態(tài)需水在考慮生態(tài)基流要求基礎(chǔ)上，.滿足自凈需水、輸沙需水和入海需水的要求。根據(jù)各分區(qū)上下斷面需水量計(jì)算確定不同生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量，最終確定河流生態(tài)需水總量。表l分別是河流生態(tài)基流和功能整合生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量結(jié)果。表l河流生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量(108m3)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)各分區(qū)對(duì)河流生態(tài)需水的貢獻(xiàn)量整合得到河流生態(tài)需水總量，具體結(jié)果見(jiàn)表(2)。在考慮河流自然蒸發(fā)、滲漏消耗需水的情況下，河流生態(tài)需水總量》297.4xl08m3，其中汛期223.4><1081113，非汛期74.(^108013。_表2河流生態(tài)需水分區(qū)貢獻(xiàn)量(10sm3)_<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>-38.1-3.07-3515.160.0415.122.781.381.41.661.010.653.072.10.977.653.83.851212.44-0.4320.971.033.021.41.62-0.74-1.240.5184.2172.1311.44297.4223.474eghi.Jk1mnop-體整權(quán)利要求1.一種基于分區(qū)貢獻(xiàn)量的河流生態(tài)需水分析技術(shù)，其步驟為首先確定不同河流分區(qū)生態(tài)環(huán)境功能，計(jì)算相應(yīng)的河流需水量；其次基于分區(qū)貢獻(xiàn)量法計(jì)算河流生態(tài)需水總量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分區(qū)貢獻(xiàn)量法，根據(jù)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能差異，將河流劃分為n個(gè)區(qū)間，河流生態(tài)需水等于各區(qū)間的需水分區(qū)貢獻(xiàn)量之和，即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>&是整個(gè)河流出口斷面的生態(tài)需水。全文摘要本發(fā)明提供了一種河流生態(tài)需水分析技術(shù)，針對(duì)目前不同類型生態(tài)需水計(jì)算方法主要針對(duì)局部空間位置和范圍內(nèi)河流不同生態(tài)服務(wù)功能需水要求，難以滿足河流整體生態(tài)需水總量計(jì)算的不足，通過(guò)采用上下斷面控制計(jì)算各分區(qū)的需水分區(qū)貢獻(xiàn)量，考慮不同區(qū)域自產(chǎn)水資源量，整合計(jì)算區(qū)間總的生態(tài)需水，有效解決河流系統(tǒng)生態(tài)需水總量計(jì)算面臨的上下游河流生態(tài)需水間的兼容性問(wèn)題。采用該技術(shù)應(yīng)用于河流生態(tài)需水分析以及水資源配置中，將避免將不同分區(qū)生態(tài)需水計(jì)算結(jié)果累加確定生態(tài)需水總量造成的誤差，同時(shí)計(jì)算方法簡(jiǎn)便易行，在河流水資源配置中具有顯著的實(shí)用意義。文檔編號(hào)G06F19/00GK101645114SQ20091017008公開(kāi)日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年9月3日優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日發(fā)明者濤孫,遠(yuǎn)張,楊志峰申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)