一种河流生态基础流量的计算方法技术

一种河流生态基础流量的计算方法，包括以下步骤：步骤一、根据断面的平均径流量计算距平百分率，划分年型；步骤二、确定某一年型的基流比例并对其进行验证；步骤三、按照各年型平均径流量之间的比值，推求彼此基流比例的关系，再根据步骤二中已确定的某一年型的基流比例计算出其它各年型的基流比例；平均径流量较大的年型基流比例较低，反之则高，同一年型内各个时段的基流比例相同；步骤四、求取各时段的基流比例与平均径流量的乘积，得到河流生态基础流量。本发明专利技术按照不同的时间段、不同的季节分别计算河道的生态基础流量，使得计算结果更接近河道生物的实际用水需求。

【技术实现步骤摘要】
一种河流生态基础流量的计算方法
本专利技术属于环境工程领域，具体涉及一种河流生态基础流量的计算方法。
技术介绍
20世纪50年代，西方发达国家开始了以水质恢复为中心的河流保护行动，80年代初，其河流污染得到缓解，又开始了以河流生态修复为中心的战略转移[1]。期间，强调满足河流最基本需求的生态需水量即生态基础流量被提出。1998年PeterH[2]首次提出基本生态需水量是河流应提供一定质量和数量的水给天然生境，最大程度地保护物种多样性和生态系统的完整性，同时认为基本生态需水量随着气候、季节等因素的变化在一定范围内可以变动[3]。当前国外比较常用的河道生态基流计算方法可分为4类[4–6]：1)水文学法，代表方法有Tennant法、Texas法等；2)水力学法，代表方法有湿周法、R2Cross法等；3)栖息地定额法，代表方法有IFIM法等；4)整体分析法，包括南非的构造块方法(BBM)和澳大利亚的整体研究法。国内目前的河流生态基流研究主要是对国外方法的应用和讨论，2002年倪晋仁[7]首次系统地分析了黄河下游河段各类最小生态环境需水量，提出了河流生态用水量及其阈值确定的各项原则。在此基础上研究者开始提出一些适合于我国的计算方法，如最小月平均流量法、月(年)保证率法[8]及逐月频率计算法[9]等。但是，目前国内外大部分研究是以保证枯水期河道基本生态水平的流量作为生态基础流量，用一个值来代替河道某一段面任何时间的流量保障值，这显然不太合理。[1]鲍青青，粟维斌.河流风景区生态系统健康评价研究—以桂林漓江风景区为例[J].自然灾害学报，2015，24(2):122-127.[2]PETERH.WaterinCrisis:Pathstosustainablewateruse[J].EcologicalApplications.1998,8(3):571-579.[3]DYSONM,BERGKAMPG,SCANLONJ.Flow:theessentialsofenvironmentalflows[M].Grand,Swiss:InternationalUnionforConservationofNature,2003.[4]张丽，李丽娟，梁丽乔，等.流域生态需水的理论及计算研究进展[J].农业工程学报，2008，24(7)：307－312.[5]HUGHESDA,HANNARTP.Adesktopmodelusedtoprovideaninitialestimateoftheecologicalin-streamflowrequirementsofriversinSouthAfrica[J].JournalofHydrology,2003,270(3):167–181.[6]HUGHESDA.ProvidinghydrologicalinformationanddataanalysistoolsforthedeterminationofecologicalinstreamflowrequirementsforSouthAfricanrivers[J].JournalofHydrology,2001,241(1/2):140–151.[7]倪晋仁，金玲，赵业安,等.黄河下游河流最小生态环境需水量初步研究[J].水利学报，2002，33(10)：1-7.[8]杨志峰，崔保山，刘静玲，等.生态环境需水量理论方法与实践[M].北京：科学出版社，2003.[9]于龙娟，夏自强，杜晓舜.最小生态径流的内涵及计算方法研究[J].河海大学学报：自然科学版，2004，32(1)：18－22.
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种河流生态基础流量的计算方法，按照不同的时间段、不同的季节分别计算河道的生态基础流量，使得计算结果更接近河道生物的实际用水需求，为我国北方地区河道生态修复提供依据。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：步骤一、根据断面的平均径流量计算距平百分率，划分年型；步骤二、确定某一年型的基流比例并对其进行验证；步骤三、按照各年型平均径流量之间的比值，推求彼此基流比例的关系，再根据步骤二中已确定的某一年型的基流比例计算出其它各年型的基流比例；平均径流量较大的年型基流比例较低，反之则高，同一年型内各个时段的基流比例相同；步骤四、求取各时段的基流比例与平均径流量的乘积，得到河流生态基础流量。步骤一计算距平百分率的公式为：E＝(Qi-Qa)/Qa×100％；上式中，E为断面的距平百分率，单位为％；Qi为断面第i年平均径流量，单位为m3/s；Qa为断面多年平均径流量，单位为m3/s。步骤一中所述的年型分为丰水年、平水年、枯水年及特枯年；其中，丰水年E＞20％，平水年20％≥E＞-20％，枯水年-20％≥E＞-60％，特枯年-60％≥E。步骤二按照下式计算基流比例：Ti+1＝[1+(QiQi+1-1)×μ]×Ti；令α＝1+(QiQi+1-1)×μ，则Ti+1＝α×Ti；上式中，Ti为已知的断面第i年型的基流比例，％；i＝1、2、3、4，依次为丰水年、平水年、枯水年和特枯年；Qi为断面第i年型的平均径流量，m3/s；Qi＞Qi+1，Qi/Qi+1-1为第i年型径流量比第i+1年型增加的比值；α为第i+1年型与第i年型基流比例的比值；μ为比例削减系数，1≥μ≥0。μ＝1时表示比例不削减，基流比例与径流量之间的比值为直接关系，各年型的生态基流量一样；μ＝0时表示比例完全削减，基流比例与径流量之间的比值没有关系，各年型的基流比例一样。步骤四通过下式求取河流生态基础流量：Si＝Qi×Ti；式中，Si为断面第i时段的生态基流量，单位为m3/s。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：目前国内外大部分研究是以保证枯水期河道基本生态水平的流量作为生态基础流量，用一个值来代替河道某一断面任何时间的流量保障值，这显然不太合理。本专利技术根据断面的平均径流量计算距平百分率较为客观，不会受到系列个数的影响，通过按照不同的时间段、不同的季节分别计算河道的生态基础流量，更加贴合河道生物的实际用水需求。按照本专利技术的方法计算河道的生态基础流量，并对基流的保障程度和影响因素进行分析，能够为我国北方地区河道生态修复提供依据。附图说明图1本专利技术基流比例计算方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。为了使生态基流更好的体现河流生物栖息地需水的年际间和年内变化，可将长期径流系列资料划分为丰水年、平水年、枯水年和特枯年等不同年型，甚至进一步将年内划分为丰水期、平水期和枯水期等不同时段，分别计算其生态基流值。因为枯水年河道流量比丰水年少，在河道内生物变化不大的情况下，枯水年生态基流占其平均径流的比例应比丰水年大，这样才能使枯水年的生态基流尽可能满足河道生物生存的需要。在同一年内，4－9月处于河道内生物生长高峰期，所需水量大，其中的丰水期一般为汛期，这时我国北方河流还兼有输沙的功能，河道流量最大，所以生态流量也应最大；而枯水期河道内生物一般处于生长停滞阶段，所需水量较小，河道流量最小，所以基流值也应最小。因此，在计算各年型生态基流时，可利用平均径流量之间的比值关系，通过模型计算，确定各年型的基流比例，并最终计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河流生态基础流量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据断面的平均径流量计算距平百分率，划分年型；步骤二、确定某一年型的基流比例并对其进行验证；步骤三、按照各年型平均径流量之间的比值，推求彼此基流比例的关系，再根据步骤二中已确定的某一年型的基流比例计算出其它各年型的基流比例；平均径流量较大的年型基流比例较低，反之则高，同一年型内各个时段的基流比例相同；步骤四、求取各时段的基流比例与平均径流量的乘积，得到河流生态基础流量。

【技术特征摘要】
1.一种河流生态基础流量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据断面的平均径流量计算距平百分率，划分年型；步骤二、确定某一年型的基流比例并对其进行验证；步骤三、按照各年型平均径流量之间的比值，推求彼此基流比例的关系，再根据步骤二中已确定的某一年型的基流比例计算出其它各年型的基流比例；平均径流量较大的年型基流比例较低，反之则高，同一年型内各个时段的基流比例相同；步骤四、求取各时段的基流比例与平均径流量的乘积，得到河流生态基础流量。2.根据权利要求1所述河流生态基础流量的计算方法，其特征在于，步骤一计算距平百分率的公式为：E＝(Qi-Qa)/Qa×100％；上式中，E为断面的距平百分率，单位为％；Qi为断面第i年平均径流量，单位为m3/s；Qa为断面多年平均径流量，单位为m3/s。3.根据权利要求2所述河流生态基础流量的计算方法，其特征在于：步骤一中所述的年型分为丰水年、平水年、枯水年及特枯年；其中，丰水年E＞20％，平水年20％≥E＞-20％，枯水年-20％≥E＞-60％，特枯年-60...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴喜军，董颖，李怀恩，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61