[发明专利]基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法

说明书

本发明公开了基于水质‑水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，包括：（1）根据水文要素和水质要素的变化趋势，划分年内时段；（2）根据滞留污染物总量、纳污能力和水位‑水质经验公式，确定满足设定水质目标的水位区间和逐月水位变动率；（3）采用IHA‑RVA法计算天然水位情势；根据水位区间和水位‑水质响应关系修正天然水位情势，得到满足设定水质目标的适宜生态水位。发明计算获得的适宜生态水位，不仅可以满足湖泊生态系统对于水体大小的需求，也可以体现湖泊生态系统对于水质的需求，为过水型湖泊的生态调度、水资源管理提供参考和依据。

技术领域

本发明涉及基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，属于水位预测技术领域。

背景技术

随着全球变暖和社会经济的快速发展，国内众多湖泊出现了面积萎缩、水质恶化、生态退化等问题。而水位是反映湖泊水文情势和湖泊规划管理的重要指标，其时空变化过程会对湖泊生态系统产生深远的影响，是解决上述问题的关键所在。关于湖泊生态水位的研究分为两个方面：最小生态水位和适宜生态水位。最小生态水位是满足湖泊生态系统基本需求的水位红线，其往往可在短时期内保护湖泊生态系统功能和结构不受到严重破坏，但长期地维持会导致湖泊流域生态系统退化甚至崩溃；并且最小生态水位多为一固定的水文特征值，难以反映湖泊系统在不同时间节点对水位的要求。因此，确定维持湖泊生态系统可持续健康发展的适宜生态水位成为了湖泊生态研究的新热点。

目前，国内外学者多借鉴IHA-RVA法计算湖泊天然水位情势，以此确定湖泊适宜生态水位需求。但IHA-RVA法侧重于还原历史资料中的天然水位情势，展现人类干预较少情况下湖泊生态系统对于水量的需求。大型过水型湖泊往往承担着防洪、供水和航运等多种功能，剧烈的人类活动改变了国内大型过水型湖泊的生态环境，污染负荷的增加使水质状况出现了不同程度的恶化。重金属富集和蓝藻爆发等污染现象时有发生，破坏了湖泊生态系统健康的可持续发展。仅依靠IHA-RVA方法计算的适宜生态水位难以全面地反映生物群落健康发展对生存环境的需求，有必要将水质因素纳入过水型湖泊适宜生态水位推求的考虑范围。

目前，国内学者针对过水型湖泊水位-水质相关性开展了大量研究，但考虑过水型湖泊水质需求的适宜生态水位研究还较为少见，管理部门多使用最小生态水位作为过水型湖泊的生态需水指标。同时过水型湖泊出入湖水量大的特点，也使现有水质调控的一些成熟经验如特定时期增加入湖水量改善湖区水质等的实践应用效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法。

为达到上述目的，本发明提供基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，包括：(1)根据水文要素和水质要素的变化趋势，划分年内时段；

(2)根据滞留污染物总量、纳污能力和水位-水质经验公式，确定满足设定水质目标的水位区间和逐月水位变动率；

(3)采用IHA-RVA法计算天然水位情势；

根据水位区间和水位-水质响应关系修正天然水位情势，得到满足设定水质目标的适宜生态水位。

优先地，步骤(1)，具体包括：

获取一段时间内湖泊的水文要素和水质要素，计算获得多年月平均出湖水量、年平均出湖水量、多年月平均入湖污染物浓度和多年月平均入湖污染物总量；

根据水文要素和水质要素的年内变化趋势，划分年内时段。

优先地，水文要素包括湖泊水位、入湖流量和出湖流量；

水质要素包括湖泊污染物浓度和入湖污染物浓度；

年内时段包括水位波动时段、水位上升时段和水位下降时段。

优先地，步骤(2)，包括：