[发明专利]一种构造河流生态流量隶属度函数的方法

说明书

本发明公开了一种构造河流生态流量隶属度函数的方法，步骤1、假定河道流态为明渠均匀流，并且流速为河道过水断面的平均流速，采用生态水力半径法，依据过水断面水力参数与曼宁公式，确定出河道任意地点生态流速与生态流量间的关系函数，过水断面水力参数包括：水力半径、水力坡度、河道糙率、湿周等；步骤2、采用模糊数法得到生态流速的隶属度函数α(v)，在确定的河道过水断面，生态流量Q与生态流速v是一一映射，则生态流速由v＝f(Q)^‑1表示，则对应的河道过水断面生态流量隶属度函数为α(f(Q)^‑1)。

技术领域

本发明涉及环境保护与资源综合利用技术领域，具体涉及一种构造河流生态流量隶属度函数的方法。

背景技术

河流是一个兼具自然、社会和经济功能的复合生态系统。人类对于河流不适当的开发利用会引起其理化性质、泥沙淤积规律、水系连通性等性质的改变，进而造成河道水质恶化、河漫滩植被衰退、生态系统生物多样性下降等问题。水库作为对河流影响最大的水工建筑物，其调度运行方式既可以为生态系统带来消极作用，也可以起到修复和保护生态系统的积极作用。目前，各国政府普遍要求各个水库泄放生态流量来保障河流生态功能。河道生态流量主要由以下四类方法确定：

水文学法

(1)Tennant法，也称蒙大拿法。Don Tennant以美国内布拉斯加州、蒙大拿州和怀俄明州10多年现场观测资料为依据，分析栖息地生态环境与河道流量间的相关关系后，于1976年提出的生态流量确定方法^[1]，具体见表1。

表1 Tennant法(蒙大拿法)

2011年，陈敏等人将Tennant法应用于港口湾水库修建前后的水文情势变化分析及评价中，发现由于修建水库，下游径流量呈秋冬增加、春夏减少、年内分配更均匀的变化趋势，且部分月份的月平均流量小于适宜生态径流值^[2]。2015年，秦民为突出个别年份和流量，以典型年径流代替多年平均流量，结合金沙江实际情况引入输沙影响因子对Tennant法进行改进^[3]。2019年，黄显峰等人将物元分析法与Tennant法相结合提出ME-Tennant河流生态流量过程评价模型，并对湖南省刘家坪水电站生态流量过程进行计算及评价^[4]。

(2)逐月最小生态流量法，依据河流各月多年平均径流系列制定生态流量过程的方法^[5]。2013年，潘扎荣等人在逐月最小生态流量法的基础上，以河流天然径流过程的特征变量量化同期均值比，结合多年月平均径流过程推求河道基本生态需水量的年内过程，提出年内展布法^[6]。

(3)7Q10法，采用90％保证率下连续7日的最枯平均流量作为河流最小流量设计值。该方法在引入我国时，已根据我国的经济发展状况及径流地区分配不均的情况修改为：一般河流采用近10年或90％保证率的最枯月平均流量作为河流环境用水^[7]。

(4)Texas法，是在Tennant法基础上进一步考虑河流水文因素的季节变化规律，通过计算各月流量频率曲线，在50％保证率的月流量基础上，依据研究区典型植物、水生生物的水量需求设定特定百分率作为最小生态流量^[8]。2018年，侯昕玥等人采用多种水文学方法对小清河济南段生态流量进行计算，经SPSS软件分析，认为Texas法计算得出的生态流量适用性最好^[9]。

水力学法

(1)湿周法，是以湿周为栖息地质量指标，绘制栖息地临界湿周与流量关系曲线，将曲线中的发生变化的转折处所对应的流量作为生态流量^[10]。