不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法技术

本发明专利技术公开了不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，包括步骤1、收集整理待优化尾闾湖泊的气象水文基础资料；步骤2、获取不同气象条件：湿润条件、一般条件和干旱条件；步骤3、构建尾闾湖泊水量平衡模型；步骤4、计算不同气象条件下湖泊水位和面积；步骤5、优化生态需水：在三种气象条件下，均以入湖河流径流量最小、尾闾湖泊水面面积最大为目标，获取最佳入湖径流工况；此时，最佳入湖径流工况所对应的入湖河流径流量、尾闾湖泊水面面积和尾闾湖泊年平均水位，为对应气象条件下优化后的生态需水。能完善干旱区尾闾湖泊生态需水评估方法体系，提高气象资料、水文资料的利用效率，保障内陆流域尾闾湖泊生态系统结构与功能稳定。障内陆流域尾闾湖泊生态系统结构与功能稳定。障内陆流域尾闾湖泊生态系统结构与功能稳定。

【技术实现步骤摘要】
不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法


[0001]本专利技术涉及地球物理下生态水文分支
，特别是一种不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法。

技术介绍

[0002]干旱区内陆流域降水稀少、蒸发强烈，导致水资源稀缺、生态脆弱，尾闾湖泊生态用水与流域社会经济用水之间矛盾较为突出。尾闾湖泊是干旱区内陆流域的重要水体，具有调节气候、调蓄水量、净化水体、保育生物多样性等多重功能，在维系流域生态安全、支撑可持续发展等方面发挥了至关重要的作用。社会经济高速发展、过度开发利用水资源、挤占湖泊生态用水导致尾闾湖泊萎缩甚至消亡，诱发了一系列生态环境危机，是当前内陆流域生态环境修复与保护亟需解决的关键问题。为保障干旱区尾闾湖泊生态系统结构完整和功能稳定，需保障一定的入湖径流量以维持湖泊一定范围的生态水位和水面面积，满足湖泊生态用水需求。
[0003]在湖泊生态水位分析中，《河湖生态环境需水计算规范(SL/T 712
‑
2021)》推荐了不同频率最枯月平均值法、频率曲线法、湖泊形态分析法、生物空间需求法等。这些方法对湖泊水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、收集整理待优化尾闾湖泊的气象水文基础资料：对待优化尾闾湖泊，收集不低于20年的气象水文基础资料；其中，气象水文基础资料包括气象资料和水文资料；气象资料包括年降水量P和年蒸发量E；水文资料包括入湖年径流量、尾闾湖泊年平均水位Z、尾闾湖泊水面面积A；入湖年径流量包括入湖河流径流量Q
R
和入湖地下水径流量Q
G
；步骤2、设置不同气象条件：根据步骤1收集的气象水文基础资料，分别建立年降水量的边缘概率分布F
P
、年蒸发量的边缘概率分布F
E
、年降水量和年蒸发量的联合概率分布F
C
；接着，将待优化尾闾湖泊所处气象分别设定湿润条件、一般条件和干旱条件；最后，根据F
P
、F
E
和F
C
，计算三种气象条件下的年降水量P和年蒸发量E；步骤3、构建尾闾湖泊水量平衡模型：根据尾闾湖泊的各项水分收支平衡，构建尾闾湖泊的水量平衡模型为：式中，t为时间步长，为设定值；A为尾闾湖泊年平均水位Z的函数，通过步骤1收集的水文资料拟合获得；Q
G
为入湖河流径流量Q
R
的函数，通过步骤1收集的水文资料拟合获得；步骤4、计算不同气象条件下湖泊水位和面积：将入湖河流径流量Q
R
分为N种入湖径流工况，其中第i种入湖径流工况的入湖河流径流量为Q
R,i
，且1≤i≤N；则在三种气象条件下，分别以Q
R,i
、对应气象条件下的年降水量P和年蒸发量E作为输入，代入步骤3构建的尾闾湖泊水量平衡模型中，进而得到不同气象条件下，不同入湖径流工况下的尾闾湖泊水面面积A和尾闾湖泊年平均水位Z；步骤5、优化生态需水：在三种气象条件下，均以入湖河流径流量Q
R
最小、尾闾湖泊水面面积A最大为目标，获取最佳入湖径流工况；此时，最佳入湖径流工况所对应的入湖河流径流量Q
R
、尾闾湖泊水面面积A和尾闾湖泊年平均水位Z，即为对应气象条件下优化后的生态需水。2.根据权利要求1所述的不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，其特征在于：步骤5中，采用最小情境距离分析法开展Q
R
最小和A最大的双目标优化分析。3.根据权利要求2所述的不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，其特征在于：步骤5中，采用最小情境距离分析法开展双目标优化分析的方法，包括如下步骤：步骤51、入湖河流径流量和湖泊水面面积归一化，具体包括如下步骤：步骤51A、入湖河流径流量归一化，具体归一化公式为：式中，Q
R,N,i
为第i种入湖径流工况下入湖河流径流量的归一化值；Q
R,max
为入湖河流径流量的最大值；Q
R,min
为入湖河流径流量的最小值；步骤51B、湖泊水面面积归一化，具体归一化公式为：
式中，A
Wet,N,i
为湿润条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积的归一化值；A
Wet,i
为湿润条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积；A
min
和A
max
分别为尾闾湖泊水面面积的最小值和最大值；A
Normal,N,i
为一般条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积的归一化值；A
Normal,i
为一般条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积；A
Dry,N,i
为干旱条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积的归一化值；A
Dry,i
为干旱条件下第i种入湖径流工况所对应的尾闾湖泊水面面积；步骤52、计算最小情境距离：采用情境距离将入湖河流径流量归一化值和尾闾湖泊水面面积归一化值进行关联，当情境距离取最小值时，入湖河流径流量归一化值具有最小值，且尾闾湖泊水面面积归一化值具有最大值；此时，最小情境距离所对应的入湖径流工况为最佳入湖径流工况；其中，最小情境距离的具体计算公式为：式中，min D
Wet,i
表示湿润条件下第i种入湖径流工况所对应的最小情境距离；w
Wet
表示湿润条件下的距离权重因子；min D
Normal,i
表示一般条件下第i种入湖径流工况所对应的最小情境距离；w
Normal
表示一般条件下的距离权重因子；min D
Dry,i
表示干旱条件下第i种入湖径流工况所对应的最小情境距离；w
Dry
表示干旱条件下的距离权重因子。4.根据权利要求3所述的不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，其特征在于：w
Wet
＝1.25，w
Normal
＝1.00，w
Dry
＝0.75。5.根据权利要求1所述的不同气象条件下干旱区尾闾湖泊生态需水优化方法，其特征在于：步骤4中，N＝25，25种入湖径流工况分别为Q
R,1
＝0km3，Q
R,2
＝1km3，Q
R,3
＝2km3，Q
R,4
＝3km3，Q
R,5
＝4km3，Q
R,6
＝5km3，Q
R,7
＝6km3，Q
R,8
＝7km3，Q
R,9
＝8km3，Q
R,10
＝9km3，Q
R,11
＝10km3，Q
R,12
＝11k...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄峰，王浩轩，郭利丹，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：