[发明专利]一种考虑污染胁迫的浅水湖泊生态需水量估算方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及一种考虑污染胁迫的浅水湖泊生态需水量估算方法。

背景技术

生态需水是水资源规划配置和生态系统保护所须考虑的一个重要因素，合理生态需水量的确定益于水资源的合理分配，同时有利于维持整个水生态系统的健康。现有的生态需水量的确定方法多集中在河流方面，如基于水文分析的径流时段曲法、7Q10法、Tennant法；基于水力学参数的R₂CROSS法、湿周法；基于生态学基础的IFIM法以及从系统整体出发的BBM法和整体评价法等。目前，湖泊生态需水确定方法主要有水量平衡法，换水周期法，最小水位法，功能法和相关曲线法等。水量平衡法和换水周期法遵循自然湖泊水量动态平衡基本原理和出入湖水量交换的基本规律，适用于人为干扰较小的闭流湖、水量充沛的吞吐湖和城市人工湖泊。最小水位法是通过湖泊最小生态水位及面积来确定湖泊最小生态需水量的一种方法，其对于敏感物种的数据要求较高。功能法根据生态学基本理论，遵循生态优先、兼容性、最大值和等级原则，系统全面地计算湖泊各组分的生态需水量。相关曲线法指根据不同类型湖泊的具体情况建立生态功能指标体系，将指标历史数据以及相应最小水量输入模型中，建立水量与所选的生态功能指标相关曲线图，并通过寻找曲线拐点确定湖泊最小生态需水量。但以上方法大多从自然水循环角度入手，极少考虑水质因素和社会因素，忽视了生态需水“质”的内涵，使理论研究与实际水资源配置相脱离。尤其是近几十年来水质的恶化，严重制约了水资源的可利用性，使得这些方法得出的生态需水难以满足水生态系统的实际需求。

发明内容

针对现有生态需水确定方法的不足：仅从自然水循环角度考虑，忽视了水质因素对于实际生态需水的影响。本发明要解决的技术问题是建立一种新的生态需水确定方法，基于该技术确定的生态需水，可满足在污染胁迫作用下的湖泊水生态系统的需求，并对于水生态系统的改善与修复具有重要意义。本发明解决该技术问题所采取的技术方案如下：首先采用生态水位法确定理想的生态需水量；然后，借助于主成分分析法选择重要的水质指标，构建水质模拟模型；在此基础上，采用情景分析法，通过设定一定的组合情景(包括管理目标、污水处理水平、入流量条件、出流量条件等)模拟不同情况下水环境信息；最后，结合不同的管理要求，设定污染胁迫作用下的湖泊生态需水量。具体步骤如下：

1.采用生态水位法确定理想生态需水

根据已有的生物资料和研究区域的生态环境状况，选择适宜的关键生态指标，采用生态水位法初步估算理想的生态需水。

首先，从研究区域的水文条件出发，分析其长序列的水文资料(常用水位数据，最好是50年以上)，通过水位频率直方图来确定多年频率出现较高的水位，作为该区域较为适宜的水文条件。频率直方图的制作步骤如下：

1)分别找出样本观测值的最小值和最大值；