[发明专利]一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法

摘要

本发明涉及一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法，包括：确定指示物种；寻找关键制约因素；模型构建；湖泊湿地生态需水计算。本发明所述方法与水量平衡法、曲线相关法和最小水位法等现有技术相比，较全面地考虑了干旱区生态系统的结构和稳定性；与功能法相比，考虑了湖泊湿地周围指示物种生长繁殖所需的水文条件，更适用于干旱区湖泊湿地。所述的方法可直接服务于干旱区湖泊湿地生态恢复目标的确定，指导湿地生态补水措施的实施，对流域水资源规划及配置具有重要的理论与实践意义。

主权项

1.一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：确定指示物种的步骤：用于识别干旱区湖泊湿地的指示物种与食物链中的关键种群，包括：生态系统结构分析：从生态系统的整体性出发，综合考虑湖泊湿地生态系统的结构和食物链，分析干旱区湿地植被、底栖生物、鱼类、鸟类等生物的生长特性；指示物种识别：通过相关分析法分析物种和种群之间的相互关联，包括植物和动物种群在食物链中的作用，找到食物链中关键种群作为指示物种，通过对调查数据中所显示的指示物种食物和栖息地变化情况，确定栖息地选择条件及食物结构；寻找关键制约因素的步骤：用于通过干旱区湖泊湿地特性和湿地生态水文过程分析，确定干旱区湖泊湿地指示物种生长繁殖的关键制约因素，包括：分析干旱区湖泊湿地指示物种的特性及其生长、生存、繁殖条件与湖泊水位、水量、矿化度及地下水位各水文要素的关系，寻找其生长生存过程中的关键制约因素；根据指示物种对水文过程及其要素的响应关系，通过调查湖泊湿地及流域内和相近流域内其他湿地年内丰水期、平水期、枯水期湿地湖泊水体的矿化度、水位与指示物种的丰富度、多度，建立指示物种与食物链中关键种群、湖水矿化度、水位之间的关系；结合湿地水体样本测验，分析确定指示物种的耐盐度阈值；模型构建的步骤：用于对湖泊湿地生态水文模型构建，包括：根据湖泊湿地指示物种对水文过程的响应关系及其关键影响因素，建立指示物种与湿地地下水位、地表水位间的联系；根据湖泊湿地的水量平衡方程：，计算t时段内湖泊湿地内水量平衡各项之间的关系；其中P(t)—降水量、Q_g(t)—地下径流量、Q_R(t)—地表径流量、W_u(t)—湿地用水量、ΔW(t)—湖泊水量蓄变量，上述各量的单位均为m³；E(t)—湖泊水面潜在蒸发能力，单位：mm、ET(t)—湿地范围内植被的蒸腾蒸发量，单位为：mm、S_L(t)—湖泊水面面积，单位为：km²、S_p(t)—植被面积，单位为：km²；从食物链和栖息地两个方面建立指示物种生存、生长与湖水矿化度、湖泊水文要素间的关系；根据湖泊矿化度方程：，计算t时段内湖水矿化度，其中：W(t)—湖泊水量，单位：m³、—湖泊矿化度随水量的变化率、K_L(t)—t时段湖泊的矿化度，单位：g/L、K_L(t-1)—t-1时段湖泊的矿化度，单位：g/L、K_g(t)—t时段地下径流的矿化度，单位：g/L、K_R(t)—t时段地表径流的矿化度，单位：g/L；以实测地形为基础，充分利用遥感影像解译的湖泊水面面积，建立湖泊形态曲线：包括水位～面积曲线：，水位～容积曲线：，其中：—湖泊面积随湖泊水量的变化率、—湖泊水位随湖泊水量的变化率；H_L(t)为时段t内的湖泊水位，单位：m；构建湖泊水文要素间的相互联系：，，，，y₁、y₂、y₃、y₄分别表示动物或植物指示物种的生长状况与矿化度、水位的关系；其中：K_P—植物指示物种的耐盐度，单位：g/L、K_K—动物指示物种的耐盐度，单位：g/L、H_P—植物指示物种的生长水位条件，单位：m、H_K—动物指示物种栖息地的水位条件，单位：m；湖泊湿地生态需水计算的步骤：依据建立的湖泊湿地生态水文模型，根据生态学耐性定律，由指示物种生存栖息所需的水位和矿化度两个关键限制性水文要素出发，应用阈值理论确定湖泊湿地的生态保护目标；基于生态水文模型的生态需水计算模型:，，，其中：—植物指示物种的耐盐度最大值，单位：g/L、—动物指示物种的耐盐度最大值，单位：g/L；—植物指示物种的生长承受水位的极小值，单位：m、—动物指示物种栖息地的承受水位的极小值，单位：m；K_L—湖泊湿地恢复的矿化度，单位：g/L、H_L—湖泊湿地恢复的水位，单位：m、W_L—湖泊湿地恢复的水量目标，单位：亿m³；—湖泊的水量～矿化度关系方程，—湖泊的水量～水位关系方程。