CN103530530A - 一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 - Google Patents
一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103530530A CN103530530A CN201310531072.4A CN201310531072A CN103530530A CN 103530530 A CN103530530 A CN 103530530A CN 201310531072 A CN201310531072 A CN 201310531072A CN 103530530 A CN103530530 A CN 103530530A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lake
- water
- wetland
- species
- ecological
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 200
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 29
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 102
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 claims description 60
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 39
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 32
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 25
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 claims description 3
- 239000002352 surface water Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005068 transpiration Effects 0.000 claims description 3
- 238000013439 planning Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 abstract 1
- 230000001617 migratory effect Effects 0.000 description 11
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 6
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 6
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012314 multivariate regression analysis Methods 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
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。
Description
技术领域
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,是一种可促进流域水资源管理和生态环境保护的方法。
背景技术
传统的湖泊湿地生态需水研究没有形成完整的计算方法,其需水量多以水资源管理部门的配水来确定,强调水资源配置的流量对生态系统的重要性;国外湖泊湿地生态需水计算主要依据所要保护的敏感指示物种,如鱼类对水环境指标的需求,在计算时更加注意水位的涨落限制。湖泊湿地整体生态需水计算方法应用较广泛的主要有水量平衡法、功能法、曲线相关法和最小水位法等。这些方法对湖泊湿地生态水文过程、相互作用机理的研究不够深入,多将生态系统各要素独立分析,在生态系统的整体性、内部各要素之间的依存关系方面考虑较少。
根据干旱区流域尾闾湖泊湿地指示物种正常生长、觅食、繁殖以及进行生命循环周期中的重要组成部分所需的适宜物理生境确定其水文条件(包括湖泊湿地水位、水量、水文持续时间和频率等),构建湖泊湿地生态水文模型,建立生态需水的定量计算方法,是干旱区湖泊湿地生态需水计算方法的发展方向,对流域水资源高效利用、生态环境保护具有重要的实用价值和指导意义。
发明内容
为了克服现有技术的问题,本发明提出了一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法。所述的方法针对干旱区湖泊湿地生态需水计算方法生态学依据不足的问题,引入阈值理论,建立一种较全面考虑干旱区湖泊湿地生态系统组成、结构及功能的生态需水计算方法。
本发明的目的是这样实现的:一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法,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,建立其与湿地地下水位、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)—t时段内湖泊水量,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(每升克)、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:
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湖泊矿化度、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;
本发明产生的有益效果是:本发明所述的方法首先从生态系统整体结构稳定性出发,分析干旱区湖泊湿地动植物对水文条件的响应机理;基于干旱区特有的生态系统指示物种-湖泊水位-矿化度-水量关系,以多源数据融合的研究方法,构建适用于干旱区湖泊的湿地整体生态水文概念模型;以湿地生态系统稳定所需的水分限制条件为约束,定量计算干旱区湖泊湿地的生态需水量。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。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的实施例一所述方法的流程图;
图2是本发明的实施例一所述的湖泊湿地生态水文模型示意图。
具体实施方式
实施例一:
本实施例是一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法,所述方法的流程如图1所示。本实施例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。
生态系统结构分析以文献资料调研和实地考察为主,找到干旱区湖泊湿地的生态系统中食物链的主要动物和植物,分析对象包括:无机环境、初级生产者(微生物、植物等)、消费者(食用各种有机物的物种)、分解者(分解排泄物和死亡残留物的生物)等,明确植物、底栖生物、鱼类、鸟类等种群在食物链中的地位、作用、生长特性及其捕食关系。
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。
湿地指示物种的识别可从动物和植被两方面考虑,指示物种可以是湖中盛产的鱼类,或者栖息于湖中的鸟类,或者栖息于岸边的两栖动物等。指示物种食物链中的关键种群和栖息地条件是影响其丰度、数量的关键因素,通过调查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,采用种群关键性指数法、功能重要性指数法等方法识别指示物种食物结构中影响其生存繁殖的关键种群。
例如:据调查,某干旱地区湖泊中盛产某种稀有的淡水冷水系洄游鱼类。该种鱼类是该湖泊渔业的主要经济鱼种。因此,确定该种鱼类为该湖泊湿地的指示物种,一般在5~6月繁殖季节从河湖中集群溯河洄游到中上游产卵场产卵,之后陆续返回河湖中。由该洄游鱼类的食物链分析可知,浮游动物及底栖动物是其主要的食物来源,其生物量大,在整个生态系统中占有重要地位。关键性指数法是Jordan等1999年提出的建立在食物链基础上的确定关键种群的方法之一,该方法分为上行和下行关键性指数两部分,考虑了同营养级物种间的影响,同时考虑了同一物种在食物链中上行和下达关系,其计算结果具有相对意义。利用关键种群指数法确定浮游动物及底栖动物是该湖泊湿地生态系统稳定的关键种群。
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、水量及矿化度等各水文要素的关系,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。
例如:对上述湖泊中作为指示物的洄游鱼类的生存、生长条件进行分析,决定洄游鱼类生存繁殖的两个基本条件是:一、鱼类生存的食物限制,二、鱼类繁殖产卵的场地要求。洄游鱼类的食物源主要是淡水浮游动植物,而湖水矿化度是影响这些浮游动植物数量的主要因素之一;此外,淡水鱼类在繁殖期对矿化度较敏感,湖水矿化度增大,鱼类生存繁殖能力受到影响,种群将发生变化。通过调查,水位高低对洄游鱼类的产卵场影响最大,若保持洄游鱼类通道畅通,湖泊水位在鱼类繁殖期应不低于入湖口水位高度,使洄游鱼类能够溯河产卵和沿河孵化;若水位降至过低,沿湖岸的浅水区变成干地,湖泊周围挺水植物衰败,破坏鱼类产卵场,故湖泊水位应保持适宜的高度范围。因此,得到指示物种的关键制约因素是湖水矿化度和湖泊水位。
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,建立其与湿地地下水位、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(立方米);E(t)—湖泊水面潜在蒸发能力,单位:mm(毫米)、ET(t)—湿地范围内植被的蒸腾蒸发量,单位:mm、S L (t)—湖泊水面面积,单位为:km2(平方公里)、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时段内湖泊湖水矿化度,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(每升克)、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:
,
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(每升克)、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(米)、H K —动物指示物种栖息地的水位条件,单位:m。
由以上湿地生物生态要素与水文要素、不同水文要素之间的相关性,以简单实地测量、室内水质实验结合遥感数据及大量文献调研为技术手段,建立湿地生物生存、栖息与湖泊水位、矿化度的关系曲线,结合湖泊水量平衡方程,构建湖泊湿地生态水文模型,如图2所示。该模型包括湖泊湿地生态系统稳定所需的条件和湖泊湿地水文要素两部分,两部分由指示物种或关键种群的耐盐度阈值相联系。生态系统稳定与否取决于指示物种,而指示物种生存生长离不开食物和栖息地,如鱼类需要捕食底栖生物等、需要草丛、挺水植物、沙地等场地来产卵,而这些食物和产卵场则和湖泊的矿化度、水位等水文要素密切相关;湖泊湿地的水文条件包括水位、湖泊面积、湖泊容积、湖水矿化度等,这些数据可以根据实地测量、遥感影像解译、地形图、以前调查资料等途径获得。
湖泊湿地生态需水计算的步骤:用于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;根据保护目标确定的水位或矿化度,代入湖泊湿地生态水文整体模型,计算相应目标下的湿地生态需水量。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(每升克)、—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(米)、—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,单位为:亿m3(亿立方米)。
—湖泊的水量~水位关系方程。
例如:通过对上述举例中的湖泊的洄游鱼类生存繁殖和封闭湖泊积盐特性的分析,建立基于湖泊湿地鱼类~矿化度~水量关系的生态水文概念模型。具体为:
洄游鱼类生存繁殖特性分析:由上述对淡水洄游鱼类生存繁殖的两个基本条件分析可知,湖泊湿地的湖水矿化度和水位是其关键制约因素。
矿化度限制条件:矿化度5~8g/L是淡水生物从高渗转为低渗的过渡期,在这个范围内生物种类最少,种类多样性也最低,多数淡水生物的耐盐度上限为5~8g/L,一旦超过这个范围,一些淡水生物将由于渗透压平衡被破坏而死亡。综合考虑该湖泊的实际情况(未超过6g/L)、规划和保护状况,确定该湖泊湿地的湖水矿化度为不超过5g/L。
应当说明的是:水的矿化度是指天然水中含各种离子、分子、化合物的总量,表示水中所含盐类的数量,又称为水的总含盐量;生物的耐盐度则是从生物的角度描述对水的矿化度的承受能力,例如芦苇、鱼类的耐盐度指其能够承受某一范围内的湖水矿化度的能力。
水位限制条件:上述实施例一中湖泊水位受河流入湖口处水位高度及湖岸高度的影响,故湖泊水位有适宜的高度范围,由于资料缺乏,本实施例中未进一步确定水位的阈值,而是将水位阈值间接计算出来,对照相近水位下的鱼产量,若相比正常年份鱼产量下降剧烈,即说明接近最低水位限制条件。
干旱区封闭湖泊积盐特性:干旱区湖泊湿地除少数位于山区外,大部分由内陆河流于盆地中心潴积而成,属于典型的闭流湖,湖泊多属浅碟型,蒸发强烈,湖水完全损耗于湖面蒸发,易于浓缩,多发育成咸水湖或盐湖。湖泊矿化度和水量存在一定的内在关系,当湖水容积不断减少,矿化度达到一定的值后不再增加,结晶成盐而析出。
例如根据实测资料及多期遥感影像解译的数据可得上述举例中湖泊面积、水位的两组对应数据,从而获得湖泊湿地的面积~水位关系曲线;由文献资料中和实测相应年份湖泊的面积和库容两组对应数据以及湖水矿化度和库容两组对应数据可得湖泊湿地的面积~库容关系曲线和矿化度~库容关系曲线:
其中,H—湖泊水位,单位为:m(米)、V—湖泊容积,单位为:亿m2(亿立方米)、S—湖泊水面面积,km2(平方公里)、K为湖泊总矿化度,g/L(每升克)。
将矿化度控制目标5g/L代入矿化度~库容曲线,得到相应的湖泊体积为44.10亿m3,然后代入其面积~库容和面积~水位曲线,反算得到相应的湖泊面积和水位分别为653.85km2和476.12m。在略比此水位高的478.6m时,鱼产量仅500t左右,已远低于正常年份的3000t,故认为此水位可作为最低水位限制条件。若保持现状耕地面积和外流域引水量不变,即灌溉用水量0.71亿m3和外流域年均引水4亿m3不变,得到该湖泊湿地在5g/L的矿化度目标下不同降水频率年生态需水量,见下表。
不同降水频率年湖泊生态缺水量表:
降水频率年 | 年份 | 降水量/mm | 蒸发量/mm | 需水量/亿m?? |
92% | 1963 | 55.7 | 1513.55 | 11.44 |
81% | 1967 | 76.5 | 1241.30 | 9.33 |
46% | 1972 | 112.8 | 1100.48 | 6.20 |
多年平均 | 109.44 | 1152.49 | 5.06 |
实施例二:
本实施例是实施例一的改进,是实施例一关于相关性分析法的细化,本实施例所述的相关性分析法是:灰色关联度法或多元回归法。
灰色关联度分析法是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度,作为衡量因素间关联程度的一种方法,其理念为:在灰色系统的灰色过程中,若两个因素同步变化程度高,则认为两者之间的关联较大;反之,则两者关联甚小。因此,可用于小样本不确定性的资料分析,找出两因素相关关系的排序,非常适合动态的历程分析,但不能确定这种相关关系是正相关还是负相关。
多元回归分析法是目前广泛应用的定量预测方法,指通过对两个或两个以上的自变量与一个因变量的相关分析,建立预测模型进行预测的方法。当自变量与因变量之间存在线性关系时,称为多元线性回归分析。适合分析大样本、自变量是非随机而因变量则是随机的系列资料,研究变量间的变化规律。
最后应说明的是,以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案(比如步骤的先后顺序、选取阈值的方式、指示物种的确定等)进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围 。
Claims (2)
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:
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~水位关系方程。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的相关性分析法是:灰色关联度法或多元回归法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310531072.4A CN103530530B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310531072.4A CN103530530B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103530530A true CN103530530A (zh) | 2014-01-22 |
CN103530530B CN103530530B (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=49932535
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310531072.4A Expired - Fee Related CN103530530B (zh) | 2013-11-01 | 2013-11-01 | 一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103530530B (zh) |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104482989A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 贵州东方世纪科技股份有限公司 | 一种利用遥感图像监测水位的方法 |
CN105868548A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 一种基于原位蒸散发监测的淹水沼泽植物生态需水量的计算方法 |
CN105868579A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种湖泊生态水位计算方法 |
CN106202911A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种河道生态流量地下水补给需水计算方法 |
CN107169661A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-15 | 中国农业科学院农田灌溉研究所 | 一种多源作物需水量整合方法 |
CN107316145A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-03 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种水鸟调查地址选择方法 |
CN107480884A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种多闸坝平原河流冬季生态流量推求方法 |
CN107893445A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-10 | 青海省水文地质工程地质环境地质调查院 | 一种干旱地区地下水可开采资源量评价方法 |
CN109816207A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于大数据的灌区节水潜力测定方法及装置 |
CN111011305A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 南大(常熟)研究院有限公司 | 一种基于退塘还林还湿工程的鹭科鸟类栖息地恢复方法 |
CN111241462A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-05 | 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司 | 鸟类栖息地承载量计算方法、装置、存储介质和计算机 |
CN111504425A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-07 | 中国水利水电科学研究院 | 一种估算干旱平原地区生态地下水位的方法及装置 |
CN111523089A (zh) * | 2020-04-19 | 2020-08-11 | 长江水资源保护科学研究所 | 基于水位~湖容关系的候鸟越冬期湖泊试验性水位调控方法 |
CN111597696A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-28 | 河海大学 | 基于生态水文模拟与优化评估干旱区绿洲输水量的方法 |
CN111695530A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-22 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于高分遥感的河流补水效果智能化监测评估方法 |
CN112528574A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-19 | 中国水利水电科学研究院 | 一种湿地生态需水量计算方法及装置 |
CN112884605A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-01 | 北京师范大学 | 一种反季相湖泊生态需水确定方法 |
CN113011740A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-22 | 长江水资源保护科学研究所 | 一种用于构建湖泊湿地生态对水位梯度响应关系的方法 |
CN113449935A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种面向生态的水资源优化配置方法 |
CN113449983A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种新型城市湿地规划设计方法 |
CN113449982A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 基于控制性生态因子比尺的湖泊生态水文节律确定方法 |
CN114819363A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-29 | 河海大学 | 基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法 |
CN116022931A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-04-28 | 中国水利水电科学研究院 | 生态系统修复方法、装置、设备、介质及产品 |
CN117495632A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-02-02 | 中国自然资源航空物探遥感中心 | 一种闭流流域尾闾湖泊的萎缩预测方法及系统 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101650762A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-02-17 | 北京师范大学 | 基于功能设定法的湖泊生态需水分析技术 |
CN101858065A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-13 | 北京师范大学 | 一种考虑污染胁迫的浅水湖泊生态需水量估算方法 |
-
2013
- 2013-11-01 CN CN201310531072.4A patent/CN103530530B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101650762A (zh) * | 2009-09-03 | 2010-02-17 | 北京师范大学 | 基于功能设定法的湖泊生态需水分析技术 |
CN101858065A (zh) * | 2010-05-19 | 2010-10-13 | 北京师范大学 | 一种考虑污染胁迫的浅水湖泊生态需水量估算方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
WANG FANG等: "Eco-hydrological model and critical conditions of hydrology of the wetland of Erdos Larus Relictus Nature Reserve", 《ACTA ECOLOGICAL SINICA》, vol. 29, no. 5, 31 October 2009 (2009-10-31), pages 307 - 313 * |
张豫 等: "东江干流(惠州段)水生生态系统关键物种的优先保护顺序", 《安徽大学学报(自然科学版)》, vol. 37, no. 5, 30 September 2013 (2013-09-30), pages 100 - 108 * |
梁犁丽 等: "乌伦古湖最低生态水位及生态缺水量", 《水科学进展》, vol. 22, no. 4, 9 July 2011 (2011-07-09), pages 470 - 478 * |
王琳 等: "遗鸥保护区湖泊生态需水", 《首届中国湖泊论坛论文集》, 9 December 2011 (2011-12-09), pages 99 - 102 * |
王芳 等: "青海湖水平衡要素水文过程分析", 《水利学报》, vol. 39, no. 11, 15 November 2008 (2008-11-15), pages 1229 - 1238 * |
Cited By (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104482989A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 贵州东方世纪科技股份有限公司 | 一种利用遥感图像监测水位的方法 |
CN105868548A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-17 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 一种基于原位蒸散发监测的淹水沼泽植物生态需水量的计算方法 |
CN105868579A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-08-17 | 中国科学院水生生物研究所 | 一种湖泊生态水位计算方法 |
CN106202911B (zh) * | 2016-07-07 | 2018-11-09 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种河道生态流量地下水补给需水计算方法 |
CN106202911A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-07 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种河道生态流量地下水补给需水计算方法 |
CN107169661A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-15 | 中国农业科学院农田灌溉研究所 | 一种多源作物需水量整合方法 |
CN107316145A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-03 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种水鸟调查地址选择方法 |
CN107316145B (zh) * | 2017-06-27 | 2021-03-30 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种水鸟调查地址选择方法 |
CN107480884A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种多闸坝平原河流冬季生态流量推求方法 |
CN107480884B (zh) * | 2017-08-14 | 2019-10-22 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种多闸坝平原河流冬季生态流量推求方法 |
CN107893445A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-10 | 青海省水文地质工程地质环境地质调查院 | 一种干旱地区地下水可开采资源量评价方法 |
CN109816207A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于大数据的灌区节水潜力测定方法及装置 |
CN109816207B (zh) * | 2018-12-26 | 2021-07-23 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于大数据的灌区节水潜力测定方法及装置 |
CN111011305A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 南大(常熟)研究院有限公司 | 一种基于退塘还林还湿工程的鹭科鸟类栖息地恢复方法 |
CN111241462A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-05 | 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司 | 鸟类栖息地承载量计算方法、装置、存储介质和计算机 |
CN111523089A (zh) * | 2020-04-19 | 2020-08-11 | 长江水资源保护科学研究所 | 基于水位~湖容关系的候鸟越冬期湖泊试验性水位调控方法 |
CN111504425A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-07 | 中国水利水电科学研究院 | 一种估算干旱平原地区生态地下水位的方法及装置 |
CN111597696A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-28 | 河海大学 | 基于生态水文模拟与优化评估干旱区绿洲输水量的方法 |
CN111695530A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-22 | 中国水利水电科学研究院 | 一种基于高分遥感的河流补水效果智能化监测评估方法 |
CN112528574A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-19 | 中国水利水电科学研究院 | 一种湿地生态需水量计算方法及装置 |
CN112884605B (zh) * | 2021-03-01 | 2023-06-30 | 北京师范大学 | 一种反季相湖泊生态需水确定方法 |
CN112884605A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-06-01 | 北京师范大学 | 一种反季相湖泊生态需水确定方法 |
CN113011740A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-06-22 | 长江水资源保护科学研究所 | 一种用于构建湖泊湿地生态对水位梯度响应关系的方法 |
CN113011740B (zh) * | 2021-03-18 | 2021-09-14 | 长江水资源保护科学研究所 | 一种用于构建湖泊湿地生态对水位梯度响应关系的方法 |
CN113449983A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种新型城市湿地规划设计方法 |
CN113449982A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 基于控制性生态因子比尺的湖泊生态水文节律确定方法 |
CN113449983B (zh) * | 2021-06-25 | 2024-01-05 | 中国水利水电科学研究院 | 一种新型城市湿地规划设计方法 |
CN113449982B (zh) * | 2021-06-25 | 2023-12-29 | 中国水利水电科学研究院 | 基于控制性生态因子比尺的湖泊生态水文节律确定方法 |
CN113449935A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-09-28 | 中国水利水电科学研究院 | 一种面向生态的水资源优化配置方法 |
CN114819363B (zh) * | 2022-06-17 | 2023-09-26 | 河海大学 | 基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法 |
CN114819363A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-07-29 | 河海大学 | 基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法 |
CN116022931B (zh) * | 2023-02-13 | 2023-09-15 | 中国水利水电科学研究院 | 生态系统修复方法、装置、设备、介质及产品 |
CN116022931A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-04-28 | 中国水利水电科学研究院 | 生态系统修复方法、装置、设备、介质及产品 |
CN117495632A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-02-02 | 中国自然资源航空物探遥感中心 | 一种闭流流域尾闾湖泊的萎缩预测方法及系统 |
CN117495632B (zh) * | 2023-10-30 | 2024-04-26 | 中国自然资源航空物探遥感中心 | 一种闭流流域尾闾湖泊的萎缩预测方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103530530B (zh) | 2016-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103530530B (zh) | 一种干旱区湖泊湿地生态需水的定量计算方法 | |
Minello et al. | Geographic variability in salt marsh flooding patterns may affect nursery value for fishery species | |
Halleraker et al. | Factors influencing stranding of wild juvenile brown trout (Salmo trutta) during rapid and frequent flow decreases in an artificial stream | |
Dayton et al. | Temporal and spatial scales of kelp demography: the role of oceanographic climate | |
Baptista et al. | Effects of freshwater flow on the fish assemblage of the Mondego estuary (Portugal): comparison between drought and non-drought years | |
Sarà et al. | Impacts of marine aquaculture at large spatial scales: evidences from N and P catchment loading and phytoplankton biomass | |
Lacroix et al. | Modelling dispersal dynamics of the early life stages of a marine flatfish (Solea solea L.) | |
Neidetcher et al. | Spawning phenology and geography of Aleutian Islands and eastern Bering Sea Pacific cod (Gadus macrocephalus) | |
Ustups et al. | The influence of environmental conditions on early life stages of flounder (Platichthys flesus) in the central Baltic Sea | |
Wittmann et al. | The Amazon river basin | |
Dejenie et al. | Limnological and ecological characteristics of tropical highland reservoirs in Tigray, Northern Ethiopia | |
Veneranta et al. | Reproduction areas of sea-spawning coregonids reflect the environment in shallow coastal waters | |
Kihwele et al. | Temporal changes in the Lesser Flamingos population (Phoenicopterus minor) in relation to phytoplankton abundance in Lake Manyara, Tanzania | |
Kuklin et al. | State of lake ecosystems in Onon-Torei plain in 1983–2011 (Eastern Transbaikalia) | |
Kantoussan et al. | Catch per Unit Effort and yields as indicators of exploited fish communities: application to two West A frican reservoirs | |
Tagliaferro et al. | Spatial pattern and habitat requirements of Galaxias maculatus in the last un-interrupted large river of Patagonia: a baseline for management | |
Blomberg et al. | Meta-analysis of Ecopath models reveals secondary productivity patterns across the Gulf of Mexico | |
Breheny et al. | Ichthyoplankton assemblages associated with pink snapper (Pagrus auratus) spawning aggregations in coastal embayments of southwestern Australia | |
Yadrenkina | Distribution of alien fish species in lakes within the temperate climatic zone of Western Siberia | |
Chuku et al. | Spatiotemporal spatfall dynamics and prevailing estuarine conditions for optimal oyster (Crassostrea tulipa) spat availability in selected Gulf of Guinea brackish systems | |
Sutela et al. | Relationship between annual variation in reservoir conditions and year-class strength of peled (Coregonus peled) and whitefish (C. lavaretus) | |
Viana et al. | Growth and production of new recruits and adult individuals of Ascophyllum nodosum in a non-harvested population at its southern limit (Galicia, NW Spain) | |
Kraus et al. | Connectivity in estuarine white perch populations of Chesapeake Bay: evidence from historical fisheries data | |
Pandolfi | Effects of climate, land use and in-stream habitat on Appalachian elktoe (Alasmidonta raveneliana) in the Nolichucky River drainage, North Carolina | |
Merck et al. | Evaluating Variations in Great Salt Lake Inflow to Infer Human Consumptive Water Use, A Volume Reconstruction Approach |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 Termination date: 20181101 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |