基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術制造技術

一種綜合考慮湖泊生態系統不同生態服務功能對淡水輸入要求的分析技術，將湖泊生態需水功能劃分為生態功能、環境功能以及生產功能，進而將湖泊生態需水劃分為蒸散需水量、滲漏需水量、水生生物及其棲息地需水、湖泊出湖地表徑流需水、湖泊出湖地下徑流需水、能源生產需水、自凈需水、航運需水和景觀娛樂需水等九種類型，根據最大值原則和湖泊管理目標差異，確定水資源功能系數，最終確定多目標要求下的湖泊生態需水量，實現湖泊生態系統生產、生活及生態綜合需水要求，解決原有湖泊生態需水計算目標單一，難以從生態系統整體提出需水要求的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環境保護
，尤其涉及一種基于功能設定法的湖泊生態 需水分析技術，從而有效解決目前湖泊生態需水分析技術難以綜合考慮不同生 態服務功能需水要求的問題。
技術介紹
近些年來，我國社會經濟持續發展過程中，生產、生活用水大量擠占生態 用水量，我國大量湖泊面臨生態需水短缺的威脅，進而造成大量湖泊呈現不斷 干枯、萎縮和水質污染嚴重的狀況。通過核算湖泊生態需水量，實現維護湖泊 生態系統合理水位及其水體的自凈能力，保證湖泊生態系統必需的水量和平衡 水資源供需矛盾的目標已成為維持湖泊生態系統健康以及社會經濟可持續發展 中亟待解決的問題。目前不同類型生態需水計算方法主要針對河流生態系統水體流動性的特點 開展需水分析。計算方法主要包括水文學方法、水力學方法、棲息地方法以及整體法(Tharme， 2003)。其中以Tennant法為代表水文學方法是在自然狀態河流 多年水文數據的基礎上，根據水文指標來確定河流生態需水量的方法。水力學 方法主要從保護河流水生生物棲息地水力學要素出發，通過建立流量與河道水 力參數之間的關系，確定河流生態需水量。濕周法是水力學方法的代表，將濕 周作為某個河流棲息地質量指標，通過濕周隨流量增加所表現出的增長變化點 確定河流推薦流量。生境模擬法通過評價河道內流量的變化對渠道結構、水質、 溫度和所選物種適宜棲息地的影響確定需水量，目的是為河流水生生物提供一個適宜的物理生境。整體法通過專家小組對河流上不同水量和時段的水生態狀 況做出判斷。根據專家意見綜合研究流量、泥沙運輸、河床形狀與河岸帶群落 之間的關系，強調區域內不同生態保護目標，如生物保護、棲息地維持、泥沙 沉積、污染控制和景觀維護等功能需水的要求。區別于河流生態需水計算中強調水體流動性的特點，湖泊生態系統為生物 提供相對穩定的大面積棲息地。湖沼生態需水計算以水量平衡為基礎，特別考慮湖泊相對穩定的水深和水面面積。賈保全(2000)認為采用蒸散量減去降雨 量的方法計算了湖泊生態需水。李麗娟(2000)只考慮湖泊水面和降雨的要素 計算了生態需水量。計算湖泊最小生態環境需水量的方法有水量平衡法、換水 周期法、最小水位法等(劉靜玲等，2002;崔保山等，2005)。水量平衡法是根 據湖泊水量平衡原理來確定湖泊生態環境需水量的方法，在吞吐型湖泊中最為 適用(徐志俠等，2005)。換水周期法主要用于人工湖泊的需水計算。最小水位 法根據湖泊生態系統對最小水位以及水面面積的要求，結合湖泊的形狀來確定 湖泊生態環境需水量的方法。湖泊具有景觀、航運、環境稀釋、為水生生物提 供棲息地等功能。同時，湖泊由于蒸發、滲漏、出流等有水分損失(肖芳等， 2004)。目前湖泊生態需水分析技術主要針對湖泊生態系統特定生態服務功能提 出相應對湖泊需水量的要求，缺乏針對湖泊不同生態服務功能的綜合生態需水 分析，計算得到生態需水量容易陷入片面化，無法維持湖泊生態系統的綜合服 務功能，不利于湖泊生態系統的生態環境保護、生態恢復和科學管理。
技術實現思路
本專利技術針對目前生態需水計算方法缺乏針對湖泊不同生態服務功能對水量 要求的問題，提出基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術。具體
技術實現思路
為 以生態優先原則、兼容性原則、最大值原則和等級制原則為基礎，綜合考慮湖泊生態系統不同生態服務功能對水量的需求，確定湖泊生態系統整體多要 素健康對淡水輸入的需求，根據湖泊生態系統環境功能、生態功能和生產功能 的差別將湖泊生態需水劃分為九種類型，通過引入不同類型湖泊水資源功能系 數建立了基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術，最終實現綜合考慮湖泊不 同類型生態需水目標要求的目標。與現有技術相比本專利技術具有以下優點1) 綜合考慮湖泊生態系統不同生態服務功能綜合性生態需水要求，避免原有生態需水計算結果的片面性；2) 準確地反映了湖泊生態系統的健康現狀和湖泊生態系統需水量之間的相互關系，可以為防止湖泊生態系統日益惡化的趨勢和生態恢復提供技術 支持。2)研究方法簡單易行，便于在我國湖泊生態系統需水定量化計算的應用。具體實施例方式以下詳細說明本專利技術的具體實施方式。1) 確定湖泊生態需水類型，當湖泊生態系統健康程度處在良好狀態下，將 湖泊生態系統生態服務功能劃分為環境功能、生態功能和生產功能三種類型， 進而將湖泊生態需水劃分為蒸散需水量、滲漏需水量、水生生物及其棲息地需 水、湖泊出湖地表徑流需水、湖泊出湖地下徑流需水、能源生產需水、自凈需 水、航運需水和景觀娛樂需水九種需水類型。采用傳統水量平衡法、換水周期 法等分析計算湖泊生態系統不同生態服務功能生態需水量。2) 根據最大值原則和湖泊管理目標差異，確定水資源功能系數，采用基于 功能設定法的湖泊生態需水計算方法，綜合確定多目標要求下的湖泊生態需水量，計算公式為式中，W為湖泊最小生態需水量；A為第i個湖泊水資源功能系數 (^+A + A+…A^1)， R為第i個湖泊水資源功能最小生態需水量；n為湖泊水資源功能數。 實例采用我國北方典型湖泊生態需水實例分析說明本專利技術專利的應用。根據湖泊 所具有的蓄洪防旱、調節氣候、漁葦生產、景觀旅游等多種功能，以及維持區域生態平衡等重要生態服務功能。依據本專利技術專利提出的基于功能設定法的湖 泊生態需水分析技術，確定湖泊生態需水計算主要考慮湖泊植物需水、土壤需 水、野生生物棲息地需水和滲漏消耗需水。根據最大值原則和湖泊管理目標差 異確定不同類型水資源功能系數，最終確定綜合考慮湖泊不同類型生態服務功 能需水要求的生態需水總量。湖泊四季(各月)的生態需水見表l。低、中、高方案各對應著相應的恢復湖泊面積的差異，低方案恢復湖泊面積取122 km2，即現狀水面面積；中方案取182km、高方案取242 km2。表l各月份湖泊生態需水(10sm3)月份最小需水等級 適宜理想10.741.522.2920.741.522.2930.912.283.6540.912.283.6550.912.283.6561.583.75.8171.583.75.8181.583.75.8190.862.023.17100.862.023.170.862.023.17120.741.522.29在上述需水計算中，包括消耗性需水，如植物需水、滲漏耗水都為消耗性的6需水，需要每月進行補充；而土壤需水、生物棲息地需水等基本屬于非消耗性 的，可以延續性地使用。湖泊消耗性需水和非消耗性需水見表2。表2最小消耗性和非消耗性需水(108m3)月份最小需水消耗性水量非消耗性水量10.740.050.6920.740.050.6930.910.100.8140.910.100.810.910.100,8161.580.151.4371.580.151.4381.580.151.4390.860.100.76100.860.100.76110.860.100.76120.740.050.69基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術有效實現不同生態服務功能需水 量的整合，明確了湖泊綜合服務功能需水要求，為實現科學水資源配置提供切 實可行的技術方法支持。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術，其步驟為：　（１）明確湖泊生態需水類型；　（２）計算湖泊生態系統不同生態服務功能生態需水量；　（３）根據最大值原則和湖泊管理目標差異，確定水資源功能系數；　（４）綜合計算多目 標要求下的湖泊生態需水量。

【技術特征摘要】
1.一種基于功能設定法的湖泊生態需水分析技術，其步驟為(1)明確湖泊生態需水類型；(2)計算湖泊生態系統不同生態服務功能生態需水量；(3)根據最大值原則和湖泊管理目標差異，確定水資源功能系數；(4)綜合計算多目標要求下的湖泊生態需水量。2. 根據權利要求1所述的明確湖泊生態需水類型，將湖泊生態需水功能劃分為生態功能、環境功能以及生產功能，進而將湖泊生態需水劃分為蒸散需水量、 滲漏需水量、水生生物及其棲息地需水、湖泊出湖地表徑流需水、湖泊出湖地 下徑流需...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊志峰，崔保山，劉靜玲，孫濤，
申請(專利權)人：北京師范大學，
類型：發明
國別省市：11[]