一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及环境保护领域
，尤其涉及一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法及系统
。

技术介绍

[0002]湿地是自然界最富生物多样性的生态景观之一，对于维系生物的生存和发展具有重要意义
。
作为我国最大的淡水湖泊，鄱阳湖“高水似湖，低水似河”的独特水情特征为植被的生长提供了有利条件，为珍稀野生动物提供了良好的栖息地，是国际重要湿地之一
。
近年来鄱阳湖地区极端干旱事件频发，尤其是
2003
年以后，鄱阳湖丰水期时间缩短，枯水期提前且持续时间延长
、
枯水位降低等现象，对鄱阳湖湿地生态系统结构和功能的动态稳定性造成重大威胁，如枯水期鄱阳湖湖区植被以
15.9km2/
年的趋势向湖心扩张，景观破碎化程度逐渐降低，景观形状从复杂向简单转化
。
洲滩作为鄱阳湖湿地的重要组成部分，其植被生态系统为野生动物创造了良好的繁衍和生存环境
。
然而，受极端水情的影响，近年来洲滩植被面积，尤其是高草草洲面积，由
1997
年的
288.31km2减小至
2013
年的
155.36km2，并存在持续减少的趋势，威胁植被生物多样性和野生动物生存环境
。
为保障鄱阳湖湿地的健康发展，抑制洲滩植被面积减少以及植被向湖心扩张趋势，迫切需要对维系鄱阳湖洲滩湿地植被生态系统健康的低水位控制目标进行研究
。
[0003]水位是反映湖泊贮水量变化的度量，对于湖泊生态系统而言，存在着一个生态水位区间，在此水位区间内，湖泊湿地中的植被可正常生存和演替，生态系统的结构和功能可得到维系
。
针对湖泊湿地生态水位的确定，近年来国内外学者开展了大量研究，主要集中在以获取并恢复湿地破坏前的水文情势为目标确定生态水位
、
综合考虑湿地生态功能与水位相关关系确定生态水位以及通过计算满足湿地特定生态环境功能所需水量的方法确定生态水位等方面，但鲜有考虑洲滩湿地植被生态系统的湖泊生态水位研究
。
湖泊水位波动规律的变化会影响洲滩湿地土壤有机质分解和降解速率
、
改变土壤理化性质，进一步影响植物营养物质的吸收和光合作用相关酶的活性，从而影响洲滩植被生态系统健康；在极端低水情频发的情况下，湖泊水位调控过程中若仅考虑保障水生生态系统健康的生态水位，而忽略洲滩湿地植被对水位的要求，可能使鄱阳湖洲滩湿地植被生态系统结构和功能进一步退化
。
[0004]因此，研究鄱阳湖洲滩湿地植被对低水位变化的响应，确定考虑洲滩湿地植被生态系统健康的低水位控制目标，是保障湖泊生态系统健康的重要举措
。
目前，鄱阳湖洲滩湿地植被与水位的响应关系已被广泛研究，主要是通过野外监测和遥感解译等方法建立水位与生物量
、
土壤湿度与植被种类和根系分布特征之间的相关关系来实现，而对河
(
湖
)
水通过地下水和土壤水影响植被生长的过程缺乏系统研究，使得研究成果受观测条件限制而具有一定随机性
。
相比之下，通过耦合具有物理机制的地下水和土壤水运动模型，考虑土壤环境
(
土壤湿度和营养物质等
)
对植被生长的影响，间接建立河
(
湖
)
水水位与植被生长特征
(
如生物量
)
之间的关系，能够准确描述任意水位条件下洲滩湿地植被生长状况及其对水位
变化的响应
。
[0005]在此背景下，本申请以鄱阳湖典型洲滩湿地为研究对象，识别植被根系吸水深度，构建典型洲滩湿地生态水文模型，分析低水位变化对洲滩湿地植被的影响，确定考虑洲滩湿地植被生态系统健康的湖泊低水位控制目标，对指导鄱阳湖水位调控具有重要
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法
、
系统，以洲滩植被为研究对象，提出适宜植被生长的水位区间下限值，为鄱阳湖生态水位的综合确定提供技术支撑
。
[0007]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法，包括以下步骤：
[0008]根据洲滩湿地地形地貌和植被分布特征，设置野外采样断面和采样点；
[0009]以氢
、
氧元素作为分析元素，采用根系吸水深度确定模型，分析不同深度土壤水在植被茎干水中所占的比重，研究不同时期植被水分利用模式，确定不同时期根系吸水深度；
[0010]构建洲滩湿地生态水文模型，对模型参数进行赋值和率定，并对模型进行验证；
[0011]通过历史遥感影像解译结果，结合历史野外生物量监测资料，建立优势植被生物量数据序列作为植被生长状况评价标准；
[0012]结合长系列水文资料，分析不同低水位对洲滩湿地地下水和土壤水的影响以及植被生长受到的水分胁迫情况，提出保障洲滩湿地植被生态系统安全的低水位控制目标
。
[0013]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进
。
[0014]可选的，所述野外现场采样包括土壤样品采集和植被样品采集
。
[0015]可选的，所述野外现场采样包括对于土壤水和植物茎干水，采用植物水和土壤水真空抽提装置提取植被茎干水和土壤水；将提取的水样装瓶密封，测试分析各水样中的氢
、
氧同位素组成，包括
δ
D
和
δ
18
O
，为湿地植被水分利用模式确定提供分析数据
。
[0016]可选的，所述分析不同深度土壤水在植被茎干水中所占的比重，研究不同时期植被水分利用模式，确定不同时期根系吸水深度包括：
[0017]通过分析不同深度土壤水对植被茎干水的主要贡献，即水分利用模式，用来识别植被根系吸水的最大深度；其中采用根系吸水深度确定模型识别植被水分利用模式
。
[0018]可选的，所述洲滩湿地生态水文模型包括降水截留模块
、
蒸散发模块
、
模型植被生长模块
、
土壤水运动模块
、
地下水运动模块
。
其特征如下：
[0019]洲滩湿地生态水文模型以土壤为核心，形成洲滩湿地河水
‑
地下水
‑
土壤
‑
植被
‑
大气连续体模式；
[0020]降水截留模块描述了降雨之后被叶片截留后进入表层土壤的降水量
(
源项
)
；蒸散发模块描述了因蒸发和蒸腾作用导致不同深度土壤水分损失情况
(
汇项
)
，植被生长模块则描述了因植被根系吸水导致的不同深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，包括如下步骤：根据洲滩湿地地形地貌和植被分布特征，设置野外采样断面和采样点；以氢
、
氧元素作为分析元素，采用根系吸水深度确定模型，分析不同深度土壤水在植被茎干水中所占的比重，研究不同时期植被水分利用模式，确定不同时期根系吸水深度；构建洲滩湿地生态水文模型，对模型参数进行赋值和率定，并对模型进行验证；通过历史遥感影像解译结果，结合历史野外生物量监测资料，建立优势植被生物量数据序列作为植被生长状况评价标准；结合长系列水文资料，分析不同低水位对洲滩湿地地下水和土壤水的影响以及植被生长受到的水分胁迫情况，提出保障洲滩湿地植被生态系统安全的低水位控制目标
。2.
根据权利要求1所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述野外现场采样包括土壤样品采集和植被样品采集
。3.
根据权利要求2所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述野外现场采样包括对于土壤水和植物茎干水，采用植物水和土壤水真空抽提装置提取植被茎干水和土壤水，将提取的水样装瓶密封，测试分析各水样中的氢
、
氧同位素组成，包括
δ
D
和
δ
18
O
组成，为湿地植被水分利用模式确定提供分析数据
。4.
根据权利要求1所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述分析不同深度土壤水在植被茎干水中所占的比重，研究不同时期植被水分利用模式，确定不同时期根系吸水深度包括：通过分析不同深度土壤水对植被茎干水的主要贡献，即水分利用模式，用来识别植被根系吸水的最大深度；其中采用根系吸水深度确定模型识别植被水分利用模式
。5.
根据权利要求1所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述洲滩湿地生态水文模型包括降水截留模块
、
蒸散发模块
、
植被生长模块
、
土壤水运动模块
、
地下水运动模块
。6.
根据权利要求1所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述对模型参数进行赋值和率定包括根据地下水埋深
、
土壤环境和植被生长变量监测数据以及历史遥感影像解译结果对模型参数进行赋值和率定
。7.
根据权利要求1所述的鄱阳湖低水位控制目标确定方法，其特征在于，所述建立优势植被生物量数据序列作为植被生长状况评价标准包括
:
以优势植被群落为分析对象，通过历史遥感影像解译结果，结合野外生物量监测资料，采用枯水期水位极值作为基础水位，设计水位在基础水位的基础上按单位面积递减，计算设计水位下不同站点优势植被生物量
X
；对比生物量评价...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖洋，王孟，张翔，李斐，王中敏，邓志民，阮娅，刘金珍，
申请(专利权)人：长江水资源保护科学研究所，
类型：发明
国别省市：