强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法技术

本发明专利技术涉及强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，有效解决高度人工干扰区域环境流量的科学界定问题，促进河流生态系统的恢复。获取所需的生态环境数据，以分区目的为导向来选择分区指标，分区采用“自上而下”的分类方法，根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道的提取，然后以一级支流和干流交汇点及干流三个的断面作为子流域出水口，划分子流域单元；根据水生态环境功能分区，结合河流不同河段功能属性的要求和强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定河流维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。本发明专利技术方法有助于高度人工干扰区域环境流量的科学界定，保障河流环境流量，促进河流良性循环发展。

【技术实现步骤摘要】
强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法
本专利技术涉及环保，特别是一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法。
技术介绍
环境流量的满足,是河湖自然生态系统良性循环和经济社会可持续发展的基础。随着社会经济发展，对于天然径流匮乏的城市群区域，非常规水源成为河流补给的重要来源，但河流为保障一定自净能力水平的流量缺乏，河流正常的生态环境功能难以发挥。同时由于人类社会需求，闸坝等水利工程密集，强烈影响了河流的自然循环过程，导致自然水循环系统逐渐弱化，社会水循环系统逐渐增强，河流流动性下降、连通性破坏、河流片段化。这种闸坝密集分布的区域成为强干扰区域，为保障强人工干扰的河流流域生态系统功能的正常发挥和河流环境保护，有必要解决河流环境流量的科学界定的问题。目前，国内外关于环境流量的概念及内涵界定较多，国外较为代表的是世界自然保护联盟采纳的环境流量的定义，认为环境流量是“在用水矛盾突出、且用水量可以进行调度的河流、湿地和沿海区域，为维持其正常生态系统及功能所拥有的水量”。国内针对环境流量的概念及内涵无统一认知，多根据区域特点及研究需求来界定，且采用的名称较多也不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，其特征在于，在强人工干扰区域，筛选能够反映区域差异性的生态环境要素，包括自然环境要素和人为影响因素，开展强干扰区域水生态环境功能分区，界定不同分区的环境流量类型，包括以下步骤：（1）生态环境数据的获取：通过实地测量及资料收集的方法来获取所需的生态环境数据，包括1:5万的高程数据、年平均排放量的污染负荷数据、闸坝的水利工程数据、1:5万的土地利用数据及土壤类型数据，同时结合水生态实地测量及监测，获取流域不同区域的物理生境质量数据，物理生境质量数据包括流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河...

【技术特征摘要】
1.一种强干扰区域基于河流主导生态环境功能分区的环境流量界定方法，其特征在于，在强人工干扰区域，筛选能够反映区域差异性的生态环境要素，包括自然环境要素和人为影响因素，开展强干扰区域水生态环境功能分区，界定不同分区的环境流量类型，包括以下步骤：（1）生态环境数据的获取：通过实地测量及资料收集的方法来获取所需的生态环境数据，包括1:5万的高程数据、年平均排放量的污染负荷数据、闸坝的水利工程数据、1:5万的土地利用数据及土壤类型数据，同时结合水生态实地测量及监测，获取流域不同区域的物理生境质量数据，物理生境质量数据包括流态、河床底质、河床特征、河岸特征、河岸植物结构、边滩、河床植被、河岸土地利用类型、河岸林相关特征、特殊生境10个指标数据；（2）分区指标的选取：以分区目的为导向来选择分区指标，分区是为了体现小流域尺度上河流的干扰程度和河流的结构特征，并对河段尺度上的河流分类和功能类别定位，为环境流量界定提供技术支持，据此，开展两级水生态环境功能分区，分区指标筛选原则为：一级分区指标要能够反映气候、地势、地貌、土壤、植被及水文的自然环境要素对流域水生态系统空间差异的影响；二级分区指标要能够反映河段尺度上的栖息地环境以及人为干扰程度的影响，以空间变异系数大的指标作为分区依据：变异系数（C·V）=标准偏差（SD）/平均值（Mean）×100%（3）分区方法：分区采用“自上而下”的分类方法，首先根据流域无洼地DEM进行流向、汇流累计量及河道的提取，然后以一级支流和干流交汇点及干流三个的断面作为子流域出水口，划分子流域单元；计算不同子流域单元一级分区及二级分区指标值，一级分区指标计算方法：平均高程：将子流域单元图层与流域DEM图层叠加进行分区统计，得到子流域单元平均高程值；地表粗糙度，先求出DEM的坡度slope，根据公式1/Cos([slope]×3.14159/180)计算出地表粗糙度，得到全流域地表粗糙度栅格，再用平均高程的处理方法，将子流域单元图层与粗糙度栅格叠加进行分区统计，得到地表粗糙度均值；多年平均降雨量，利用1964-2012年多年平均降雨水量进行IDW空间插值得到全流域的降雨量分布栅格，并进行分级显示；土地利用强度采用赋值方法：城镇及工矿建设用地为极强，值0.35；农村建设用地为强度，值0.25；耕地为中度，值为0.20；草地及水域为轻度，值为0.15；林地为微度，值为0.05；二级分区指标：小流域坡度，结合1:5万DEM数据，利用Arcgis计算；河道弯曲度：统计小流域内河道实际长度与河道直线距离之间的比值；水网密度：统计小流域内水系的长度与小流域面积之比；水利工程密度：闸坝个数与小流域面积之比；污染负荷比：污染负荷与小流域面积之比；生境质量级别：采用英国河流生境调查（RHS）进行评估，物理生境质量赋值：分为“优”、“良”、“中”、“较差”、“差”5个等级，“优”—85至100分，“良”—75至85分，“中”—60至75分，“较差”—45至60分，“差”—＜45分；然后对各项指标进行归一化，采用均值化方法归一化，即每一变量值除以该变量的平均值，该方法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响也越大；根据归一化的指标数据结果，利用SPSS工具采用聚类分析中的K-均值法对一级及二级分区指标进行综合计算，首先开展水生态环境功能一级分区，在一级分区基础上，开展水生态环境二级分区；（4）强干扰区域基于主导生态环境功能分区的环境流量界定：根据水生态环境功能分区，对不同二级分区的相似性进一步处理，人工干扰大的区域为一类，低人工干扰的分为一类，考虑流域河流发展及保护目标，结合河流不同河段功能属性的要求和强干扰区高度闸坝分布数据及污染负荷排放量，分区界定河流维持自净所需流量、维持水生生物栖息所需流量。2.根据权利要求1所述的强干扰区域基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鲁冀，王惠英，梁亦欣，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41