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申请/专利权人：武汉大学

摘要：本发明提供耦合水量‑水质‑水生物的集合群落动态模拟、调度方法及装置，能够量化水生群落对水量和水质的生态响应，为关键河湖生态流量、生态修复、调度提供科学依据。方法包括：步骤1.确定研究情景，收集研究区域的实测数据，并确定种群动态的影响因子与决策变量；步骤2.考虑多种群间相互作用关系、水量和水质效应、种群迁入和迁出以及其他因素的影响，构建耦合水量‑水质‑水生物的集合群落动态模型；步骤3.对于集合群落动态模型中的生态位宽度、环境最佳值、竞争系数参数值，基于分位数回归方法和生态位理论进行计算；步骤4.模拟集合群落中多种群系统的协同演进过程，确定水量和水质对集合群落动态的影响程度。

主权项：1.耦合水量-水质-水生物的集合群落动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.确定研究情景，收集研究区域的河流基本资料及多站点水量数据、水质数据和生物量数据作为模型输入的实测数据，并确定种群动态的影响因子与决策变量；种群动态的影响因子包括以下变量的全部或部分变量：时序t，上一时段的水量因子FR1t-1、FR2t-1、……、FQmt-1，上一时段的水质因子WQ1t-1、WQ2t-1、……、WQlt-1，上一时段的种群密度Nit-1，上一时段的种群迁入量Iit-1、上一时段的种群迁出量Eit-1；种群动态的决策变量为当前时段的种群密度Nit；步骤2.考虑多种群间相互作用关系、水量和水质效应、种群迁入和迁出以及其他因素的影响，构建耦合水量-水质-水生物的集合群落动态模型： 式中，Ni表示种群i的密度；ri表示种群i的内禀增长率；Ki表示种群i的环境容纳量；αij表示种群i对种群j的竞争系数；t表示当前时段，t-1表示上一时段；J表示种群数量；M表示水量指标数量；FRm表示第m个水量指标的值；表示种群i对指标m的环境最佳值；表示种群i沿指标m的生态位宽度，这影响了由于和FRm之间的差异所导致的种群增长速度降低；L表示水质指标数量；WQl表示第l个水质指标的值；表示种群i对指标l的环境最佳值；表示种群i沿指标l的生态位宽度，这影响了由于和WQl之间的差异所导致的种群增长速度降低；Ii表示种群i从集合群落其他地方的迁入量；Oi指种群密度的其他未解释因素引起的变量；种群i对某一确定环境指标的ri、Ki、αij、和是常数，其中和的值均在0到1范围内；FQm和WQl的值均不小于0；Ei表示种群i向集合群落其他地方的迁出量； 式中，表示种群i向上游的迁出量；表示种群i向下游的迁出量；E′i表示种群i的理论迁出量，其服从二项分布E′i～BNi,Pi，其中Ni是种群规模；表示种群i向上游迁移的权重；表示种群i向下游迁移的权重；Lup表示当前站点与上游站点的地理间距；Ldown表示当前站点与下游站点的地理间距；步骤3.对于集合群落动态模型中的生态位宽度、环境最佳值、竞争系数参数值，基于分位数回归方法和生态位理论进行计算；生态位宽度采用下式计算： 式中，表示种群i沿环境指标f的生态位宽度；R表示环境变量的离散个数；f表示环境指标；F表示环境指标f的某一确定条件；F-表示F的左极限；表示种群i的个体偏好环境条件F的概率；种间竞争系数采用下式计算： 式中，αij表示在考虑所有M个水量指标和L个水质指标的情况下，种群j对种群i的综合竞争系数；表示仅考虑环境指标f的情况下，种群j对种群i的竞争系数；表示种群i的个体偏好环境条件F的概率；步骤4.模拟集合群落中多种群系统的协同演进过程，确定水量和水质对集合群落动态的影响程度。

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百度查询： 武汉大学 耦合水量-水质-水生物的集合群落动态模拟、调度方法及装置