理论教育 河流生态需水估算方法及应用

河流生态需水估算方法及应用

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:针对不同的河口管理目标,对应着不同的生态需水确定方法。在实际工作中,将河道外取水量限制在溪流流量的一定百分比上来维持河口地区的生态系统。盐度是表征河口生态系统的一个重要的变量。通常情况下,1ppt的等盐度线被认为是盐度对河口产生影响的极限。于是该地区选择X2作为一个关键指示剂来确定河口的标准淡水流入量[110]。采用简化的箱式模型建立流量与河口盐度的相关联系[112]。

河流生态需水估算方法及应用

针对不同的河口管理目标,对应着不同的生态需水确定方法。目前国际上有3 种流入量的确定方法,分别是以流入量、河口状况或资源等为基础[108]。以流入量为基础的管理方法,如果水资源抽取得过多则对河口资源来说是不利的假设下,流量必须保持在规定的范围内。河口状况为基础的方法是设定流入量标准以便在河口的给定点上保持一种特定的状况(如,盐度)。以资源为基础的方法是以特定资源的需求为基础设定流入量标准。

(1)上游最小来水量法。根据上游来水来确定河口的需水量,基于以下的假设,即如果一个河口对上游淡水没有明显的需求,则可以将上游来的最小流量(如7~10天10年的最小流量,或7Q10)作为河口的流入量。该方法的核心是将河道外取水与河道内的流量相结合,尽量保持自然流量、流速的多样性。在美国南佛罗里达州,确定了一个被称做“10%假定”的方案,即如果上游或者河流两岸地区的用水不会引起任何不可接收的环境影响,则任一地点日流量、流速应不低于10%。在实际工作中,将河道外取水量限制在溪流流量的一定百分比上来维持河口地区的生态系统。该方法强调的是在维持流入量的前提下维持其自然流量,同时也维持了河口的复杂联系。该方法具有直接、简单的特点,缺点是与河口资源之间缺乏联系。

(2)等盐度线法。盐度是表征河口生态系统的一个重要的变量。等盐度线与许多河口资源之间存在着重要的统计关系,如有机碳的总输入、浮游生物以及浮游植物的残屑、鱼类的丰度等[109]。等盐度线的位置和淡水流入量有很大的关系。通常情况下,1ppt的等盐度线被认为是盐度对河口产生影响的极限。然而,在对美国佛罗里达州旧金山海湾的研究证明,在距水体底部1m处的地方,稍高些的盐度2ppt(X2),也可以作为一个生态指示剂。于是该地区选择X2作为一个关键指示剂来确定河口的标准淡水流入量[110]。这个指数是三角洲地区淡水净流出量的对数的相反数。该方法的优点在于易于测量,它通过测量河口盐度可以直接得出,也可以利用历史数据,且与栖息地状况和生态系统对其的响应有关,因为X2与在所有营养级上的河口组分联系在了一起,并且在流入量和盐分之间的关系上存在着协议,管理者以给定盐度的水体的位置为基础,即以维持等盐度线的方式,设置河口的盐度梯度,从而为更多的有机体提供适宜的栖息地。

(3)历史流入量与鱼类关系法。通过历史月流入量和多种鱼类的捕捞关系,建立一种模型[111],该模型是非线性的、随机的,流入量—渔场收获等关系模型。模型的结果是一系列最佳流入量/收获关系的解决方案。利用这个模型需要从管理者那里输入所包括的物种、渔场收获目标以及流入量、盐度、营养负荷以及沉积物负荷等。TxEMP模型在美国得克萨斯州作为一个管理工具正在被应用。

该方法的优点之一就在于它可以直接用于具有商业价值的渔业,其次在于它直接作用于流入量和资源,而不是取决于不同组成成分之间的关系。尽管这些相关性还没有形成机制,却为确定流入量要求提供了一个坚实的基础。这种方法的缺点是仅重视保护特定的资源,从而使所制定的解决方案是基于少量物种及其栖息地,而忽略生态系统的其他资源。尽管可以提出证据说明TxEMP模型可以通过同时使多种物种的产量最优化来避免这种现象,对商业以及娱乐捕捞的关注可能仍然没有注意到其他具有不同流入量要求的资源。

该方法为一种重要的资源或一系列资源提供适宜的环境条件。但是,在指示剂之间需要进行区别,指示剂可以是价值高的是关键物种,或是对河口状况比较敏感的栖息地。(www.daowen.com)

(4)河口盐度与流量关系分析法。

1)曲线相关法(长江水资源保护所,1989)。曲线相关法是用潮位、径流及氯度(氯度与盐度的关系为:y=0.3+1.085x,y 代表盐度,x 代表氯度)的实测资料先绘制成相关曲线,然后,根据曲线分析氯度随其他相关因素变化的规律。

2)数值解法。通过对数学方程式的求解得到含氯度的瞬时变化过程,并据结果分析出入海需水量[36]。河道水流变化遵循质量守恒能量守恒原理,可用连续方程运动方程来描述,如一维对流扩散方程描述。

3)盐度模拟法。采用简化的箱式模型建立流量与河口盐度的相关联系[112]。将鱼类的盐度要求作为理解流量变化对鱼类的影响机理的方法,分析不同流量情况下的盐度分布信息,并将这些信息与鱼类栖息地联系起来,建立鱼类需求与盐度分布的关系,进行流量的模拟。

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