CN108549777B - 一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，在厘清与中华鲟产卵可能相关的流量、泥沙、水温等水文、水力因子的基础上，确定中华鲟产卵所需的各水文、水力因子对应的适宜条件范围，分析中华鲟产卵个数与各个因子的相关性，基于相关性程度对各个因子赋值权重；提出中华鲟产卵单因子适宜条件满足度的定义及计算方法；在计算各水文、水力因子在中华鲟产卵适宜条件范围内的满足度的基础上，考虑各水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重，求得最终的中华鲟产卵适宜条件的综合满足度。

Description

一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法
技术领域
本发明涉及一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，属于长江流域生态环境及生态调度技术领域。
背景技术
大坝工程在水能资源开发以及经济发展方面发挥巨大作用，为可持续发展提供了重要保障，但其运行势必会对其下游的水文、水力、水质等要素特性产生影响，从而导致下游生物赖以生存的生境条件发生变化。三峡葛洲坝梯级工程是是治理和开发长江的关键性骨干工程，具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益，将对我国经济社会发展发挥巨大的推动作用，然而三峡水库拦蓄河流也将部分改变长江干流水流情势，对其上下游一定范围的生态环境带来深远影响。
中华鲟是一种典型的溯河洄游性鱼类，中华鲟成体在中国沿海和日本、朝鲜近海都有分布，亲鱼每年5月至8月由海洋进入江河进行生殖洄游，主要分布于长江干流，其繁殖季节在10月上旬至11月中旬，产卵后亲鱼即降河返回海洋，当年孵出的仔幼鱼从产卵场到河川浅水区觅食，至翌年4月下旬至9月份进入河口区，数量较多出现在6月至7月份。葛洲坝建坝前，中华鲟种群的繁殖场分布在长江干流重庆以上江段至金沙江上游，共计约16处，分布在约800km长的江段上，较为集中在合江至屏山之间约200km的江段，包括金沙江宜宾至屏山间的三块石、偏岩子和金堆子产卵场和长江泸州的铁炉滩以及合江的望龙碛5处产卵场。按葛洲坝建坝前金沙江三块石产卵场的测定，产卵场底层的流速为0.8－0.14m/s，中层为0.43－0.58m/s，表层为1.15－1.7m/s；底层水温为18.2℃[204]。葛洲坝建成后，中华鲟产卵群体被阻隔在葛洲坝以下江段，再也无法回到它的原产卵场, 部分产卵群体在坝下宜昌江段形成了新的产卵场进行自然繁殖，分布范围在葛洲坝至古老背约30km江段。
1981 年随着葛洲坝工程的修建，其洄游通道阻断，其主要产卵场被迫由原来长约
800km的江段压缩于葛洲坝坝下约4.5km的江段，中华鲟数量减少了83%。1989年，我国将中华鲟列为第一等级保护动物。中华鲟产卵与流量、泥沙、水温等因素密切相关。三峡水利水电枢纽的建设虽然已不存在对中华鲟洄游路径产生阻隔的作用，但相对于葛洲坝水利水电枢纽来说，三峡水库的大库容和高水位三峡水库使其具有更强的流量调节性能，从而会使下游水文水动力环境发生变化。2010年，中华鲟被列为国际自然保护联盟红色名录的濒危物种。研究和监测表明，中华鲟在2013年和2014年并没有在原来的产卵地点产卵。目前与三峡大坝运行对中华鲟产卵条件的相关研究众多，但相对零散，不够系统性。鉴于中华鲟产卵影响因素众多，急需提出一套能够全面评价中华鲟适宜产卵条件满足度的系统方法。该方法不仅能够全面、客观地了解中华鲟现有产卵条件的综合情况，而且可以为长流流域生态补偿调度提供重要技术参考。
发明内容
目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在厘清与中华鲟产卵相关的水文、水力因子的基础上，确定中华鲟产卵所需水文、水力因子的适宜条件范围，分析中华鲟产卵个数与各个因子在适宜条件范围内的相关性，并基于相关性程度对各个因子赋值权重；
步骤2：提出中华鲟产卵单因子适宜条件满足度的定义与计算方法；
步骤3：计算不同水文、水力因子在中华鲟产卵适宜条件范围内的满足度；
步骤4：在步骤3的基础上，考虑不同水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重，确定中华鲟适宜产卵条件的综合满足度。
进一步的，步骤1中，水文、水力因子包括流量大小、流量落幅/落时/落次、流速、泥沙浓度、水温。
进一步的，步骤1中，将各个水文、水力因子与中华鲟产卵个数的相关性系数分别记为Pi，i=1,2,3,…n, n为影响因子个数，则不同水文水力因子对中华鲟产卵的响应权重分别为Pi/(P1+P2+P3+…+Pn)。
进一步的，所述中华鲟产卵单因子适宜条件满足度通过某项因子的数值落于适宜产卵条件范围的天数除以产卵期的总天数计算，满足度最小值为0，最大值为1。
更优选的，所述产卵期为中华鲟产卵比较集中的10-11月，共计61天。
进一步的，步骤3具体为：将各水文水力因子从小到大进行排序，统计各个因子落于中华鲟适宜产卵范围的天数，分别记为Di, i=1,2,3,…n, n为影响因子个数；各个影响因子的满足度即为Si=Di/61。
进一步的，步骤4具体为：将各水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重Pi/(P1+P2+P3+…+Pn)分别与各单因子满足度Si相乘得PSi，i=1,2,3,…n, n为影响因子个数；再将所有PSi（i=1,2,3,…n）相加，所得之和即为最终的中华鲟适宜产卵条件满足度。
有益效果：本发明提供的一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，系统全面地揭示水文水力因子与中华鲟产卵在适宜范围内的相关性，首次定义并提出中华鲟适宜产卵条件满足度的计算方法，在考虑相关性的基础上，首次形成一套具有普适性的中华鲟适宜产卵条件满足度的理论框架。该发明填补中华鲟生态环境质量评价体系的空白，该发明物理意义清晰，可操作性强，具有较高的实用性和可推广性。该发明为长江流域水资源管理及生态环境保护协调发展提供重要参考。
附图说明
图1 为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，具体实施步骤如下：
鉴于三峡大坝和葛洲坝修建后，中华鲟产卵主要位于宜昌段附近，本发明实施例以长江流域宜昌站的水文、水力要素为例进行说明。
步骤1：厘清与中华鲟产卵可能相关的水文、水力因子的基础上，确定中华鲟产卵所需水文、水力因子的适宜条件范围。与中华鲟产卵相关的水文、水力因子众多，不过基本上可以归为三大类：流量、泥沙、水温。与流量相关的因子主要有流量大小、流量落幅、流量落时、流量落次、流速、水位等；与泥沙相关的因子主要是泥沙浓度；与水温相关的因子主要有平均水温、最高水温、最低水温等。相应地，中华鲟适宜产卵流量范围为10000～15000m3/s，适宜水位为43-46m，适宜流速为1-1.4m/s，流量退水率132-480 m3/s/d；适宜含沙量为0.1-0.7 kg/m3；适宜水温为18-20℃。下面以以上六个因子为例进行相关性分析。
采用pearson方法分析各因子在中华鲟适宜产卵条件下与中华鲟产卵个数的相关性，分别记为P1、P2、P3、P4、P5、P6。基于计算的皮尔逊相关性系数，分别给各因子赋值对中华鲟产卵的响应权重为Pi/（P1+P2+P3+P4+P5+P6），i=1,2,3,4,5,6。
步骤2：提出并计算中华鲟产卵单因子适宜条件满足度的计算方法。中华鲟产卵适宜条件满足度定义如下：某项因子落于适宜产卵条件范围的天数除以产卵期的总天数的比值。满足度最小值为0，最大值为1。其中产卵期为中华鲟产卵比较集中的10-11月，共计61天。以适宜流量为例，计算如下：将10-11月的宜昌站日平均流量从小到大进行排序，统计日流量落于10000～15000 m3/s的天数，分别记为D1，则适宜流量满足度为S1=D1/61；同理，将10-11月的日流速、逐日含沙量、日水温等因子分别各自排序，统计落于1-1.4m/s、 0.1-0.7kg/m3、18-20℃等适宜范围内的天数，分别记为 D2、D3、 D4、D5、D6，则各自适宜满足度为Si=Di/61，其中i=2,3,4,5,6。
步骤3：将各水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重Pi/(P1+P2+P3+…+Pn)分别与各单因子满足度Si相乘得PSi，i=1,2,3,4,5,6；再将所有PSi（i=1,2,3, 4,5,6）相加，所得之和即为中华鲟适宜产卵条件的综合满足度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在厘清与中华鲟产卵相关的水文、水力因子的基础上，确定中华鲟产卵所需水文、水力因子的适宜条件范围，分析中华鲟产卵个数与各个因子在适宜条件范围内的相关性，并基于相关性程度对各个因子赋值权重；水文、水力因子包括流量大小、流量落幅/落时/落次、流速、泥沙浓度、水温；将各个水文、水力因子与中华鲟产卵个数的相关性系数分别记为Pi，i=1,2,3,…n, n为影响因子个数，则不同水文水力因子对中华鲟产卵的响应权重分别为Pi/(P1+P2+P3+…+Pn)；
步骤2：提出中华鲟产卵单因子适宜条件满足度的定义与计算方法；所述中华鲟产卵单因子适宜条件满足度通过某项因子的数值落于适宜产卵条件范围的天数除以产卵期的总天数计算，满足度最小值为0，最大值为1；
步骤3：计算不同水文、水力因子在中华鲟产卵适宜条件范围内的满足度；将各水文水力因子从小到大进行排序，统计各个因子落于中华鲟适宜产卵范围的天数，分别记为Di, i=1,2,3,…n, n为影响因子个数；各个影响因子的满足度即为Si=Di/61；
步骤4：在步骤3的基础上，考虑不同水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重，确定中华鲟适宜产卵条件的综合满足度：将各水文、水力因子对中华鲟产卵的响应权重Pi/(P1+P2+P3+…+Pn)分别与各单因子满足度Si相乘得PSi，i=1,2,3,…n, n为影响因子个数；再将所有PSi（i=1,2,3,…n）相加，所得之和即为最终的中华鲟适宜产卵条件满足度。
2.根据权利要求1所述的中华鲟适宜产卵条件满足度计算方法，其特征在于：所述产卵期为中华鲟产卵比较集中的10-11月，共计61天。
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