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基于鱼类适宜生境重叠率的河段生态日流量变化调控方法 

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申请/专利权人:水电水利规划设计总院;水电水利规划设计总院有限公司;中国水利水电建设工程咨询有限公司

摘要:本发明提供一种基于鱼类适宜生境重叠率的河段生态日流量变化调控方法,包括:绘制得到基准流量‑调控流量增量‑鱼类适宜重叠率分布图;获得当前日的日流量均值作为基准流量,查找分布图,得到鱼类适宜重叠率高于预设定值的调控流量增量范围,采用基准流量加上调控流量增量范围,作为下一日流量调控范围。本发明通过定量评估不同基准流量下不同流量变化量时鱼类适宜产卵区域的重叠率,进而得出河段生态流量变化量约束值。该方法可适用于不同研究河段、不同产卵性质鱼类,适应性好,实用性强,可有效降低水电站调度运行对河段水生生态及鱼类繁殖的不利影响,促进水电可持续高质量发展。

主权项:1.一种基于鱼类适宜生境重叠率的河段生态日流量变化调控方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,对研究河段在保护鱼类繁殖时期的历史流量进行统计分析,确定研究河段的基准流量上限值RFmax和基准流量下限值RFmin;预设定基准流量间距△RF;根据流量调控需求,预设定调控流量增量上限值QFmax和调控流量增量下限值QFmin;预设定调控流量增量间距△QF;步骤2,在基准流量上限值RFmax到基准流量下限值RFmin之间,按基准流量间距△RF遍历,得到n个基准流量,将每个基准流量表示为基准流量RFi,其中,i=1,2,…,n;在调控流量增量上限值QFmax到调控流量增量下限值QFmin之间,按调控流量增量间距△QF遍历,得到m个调控流量增量,将每个调控流量增量表示为调控流量增量QFj,其中,j=1,2,…,m;步骤3,对于n个基准流量和m个调控流量增量,每个基准流量RFi和每个调控流量增量QFj均计算得到其对应的鱼类适宜重叠率,从而绘制得到基准流量-调控流量增量-鱼类适宜重叠率分布图;步骤4,获得当前日的日流量均值作为基准流量,查找所述基准流量-调控流量增量-鱼类适宜重叠率分布图,得到鱼类适宜重叠率高于预设定值的调控流量增量范围,采用基准流量加上调控流量增量范围,作为下一日流量的流量调控范围;其中,步骤3中,采用以下方法,得到基准流量RFi和调控流量增量QFj对应的鱼类适宜重叠率:步骤3.1,根据研究河段的基准流量和调控流量增量的取值范围,确定多个研究流量;对于每个研究流量,均得到对应的研究流量鱼类繁殖适宜性云图,方法为:步骤3.1.1,将研究河段格网化为多个网格;将每个网格表示为Gridk,采用二维水动力学数值模型,得到每个网格Gridk在所述研究流量下的水深和流速;步骤3.1.2,基于每个网格Gridk在所述研究流量下的水深和流速,查找预建立的研究河段保护鱼类的水深适宜性曲线和流速适宜性曲线;其中,水深适宜性曲线为水深和鱼类繁殖水深适宜性指数的关系曲线;流速适宜性曲线为流速和鱼类繁殖流速适宜性指数的关系曲线,得到每个网格Gridk在所述研究流量下的鱼类繁殖水深适宜性指数Dk和鱼类繁殖流速适宜性指数Vk;步骤3.1.3,采用下式,得到每个网格Gridk在所述研究流量下的鱼类繁殖适宜性指数CSFk:CSFk=Vk×Dk×Ck其中:Ck代表网格Gridk在所述研究流量下的底质因子适宜性指数;底质因子适宜性指数根据现场收集的鱼类产卵场底质条件确定,符合其产卵底质条件时,Ck取值为1,不符合其产卵底质条件时,Ck取值为0;步骤3.1.4,采用下式,得到每个网格Gridk在所述研究流量下的鱼类适宜栖息地面积WUAk:WUAk=CSFk×Ak其中:Ak是网格Gridk在水平面上的投影面积;步骤3.1.5,基于每个网格Gridk在所述研究流量下的鱼类适宜栖息地面积WUAk,得到在所述研究流量下的鱼类繁殖适宜性云图;步骤3.2,采用下式,得到调控流量F:F=RFi+QFj步骤3.3,分别以基准流量RFi和调控流量F作为研究流量,查找步骤3.1得到的鱼类繁殖适宜性云图,得到基准流量RFi对应的第一鱼类繁殖适宜性云图和调控流量F对应的第二鱼类繁殖适宜性云图;步骤3.4,预设定鱼类繁殖适宜性阈值,计算得到第一鱼类繁殖适宜性云图和第二鱼类繁殖适宜性云图在鱼类繁殖适宜性高于鱼类繁殖适宜性阈值的鱼类适宜重叠率;其中,步骤3.4具体为:将第一鱼类繁殖适宜性云图进行二值化处理,将鱼类繁殖适宜性大于0.5的区域标记为黑色,其他区域为白色,得到二值化处理后的第一鱼类繁殖适宜性云图;将第二鱼类繁殖适宜性云图进行二值化处理,将鱼类繁殖适宜性大于0.5的区域标记为黑色,其他区域为白色,得到二值化处理后的第二鱼类繁殖适宜性云图;采用下式,得到二值化处理后的第一鱼类繁殖适宜性云图和二值化处理后的第二鱼类繁殖适宜性云图的鱼类适宜重叠率: 其中:Roverlap为二值化处理后的第一鱼类繁殖适宜性云图和二值化处理后的第二鱼类繁殖适宜性云图的鱼类适宜重叠率;Afirst为二值化处理后的第一鱼类繁殖适宜性云图的适宜性分布面积;Asecond为二值化处理后的第二鱼类繁殖适宜性云图的适宜性分布面积。

全文数据:

权利要求:

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