水质水量协同作用下的生态需水模拟技术,供应,水专项,饮用水安全控制,饮用水管理技术
技术简介/摘要
针对白洋淀生态需水短缺和水环境问题,研究白洋淀不同空间位置、不同生态类型及不同时间条件下,不同目标生态需水规律。考虑生态系统格局变化对白洋淀水文及水环境过程的反馈作用,研发白洋淀流域多目标整合生态需水计算方法体系,揭示白洋淀流域生态需水规律,明确不同社会经济发展阶段下,白洋淀流域水质胁迫的生态效应,针对白洋淀浅水草型湖泊特点,制定水质因素胁迫下的浅水草型湖泊生态需水标准。
(二)工艺流程
工艺流程具体如下:
1)通过野外监测分析季节变化下,典型生物过程关键指标以及与此相对应的水文及水环境过程指标,特别关注冬季鱼类越冬生物栖息地特征指标的监测;
2)通过沉积物定年、理化指标测试、孢粉硅藻等古生物化石的鉴别,分析长时间尺度上关键环境因子与硅藻种的响应关系,探讨植物孢粉与历史时期区域温度、降雨量、入淀水量的相互作用关系,根据构建历史时期白洋淀的浮游水生植物群落;
3)根据野外调查实测数据以及已有文献资料的研究成果,运用Ecopath营养通道模型构建50年来白洋淀食物网静态模型,解构生态系统的食物网结构;
4)综合考虑风应力和沉水植物对水文参数及水环境过程的影响,构建浅水草型湖泊水环境过程模型;
5)综合考虑不同自然因素(水文、地貌类型和生物种群分布)和人为因素(水库、堤防工程)对生态需水量的影响;
6)在流域生态分区以及生态水文过程分析的基础上,提出针对不同类型生态目标的生态需水计算方法;
7)研发流域多目标整合生态需水计算方法;
8)从生态需水类型、时空间差异性以及白洋淀流域整体健康等方面构建水质胁迫条件下的生态需水等级标准。
(三)关键技术
突破传统生态需水核算方法只关注水量保障的局限,构建了白洋淀淀区食物网营养循环等生态模拟模型,形成湿地生态需水水质与水量整合模型,研发了水量水质协同作用下的草型湖泊生态需水核算技术,进一步强调生态系统整体平衡和健康的维持目标,建立不同营养级生物以及关键参数和水量水位的响应关系,估算出不同情景条件下白洋淀的生态需水量。
进一步整体考虑由河流、湖沼、河口等不同类型组分构成的流域生态系统,采用生态网络方法阐释了流域系统整体和部分的反馈机制以及流域生态系统在不同生态需水配置条件下的动态演化过程,并结合生态指标的反馈和耦合,最终构建了一套基于系统网络的流域生态需水评价方法和指标。辨识了白洋淀典型控制区不同等级生态需水过程规律,尤其明确了不同关键时间节点水位脉冲需求。
推广应用案例
实际应用案例介绍:完成了水质因素胁迫下的浅水草型湖泊生态需水标准建议稿,为湖泊生态需水管理中的相关工作提供一个规范的流程,供相关的科研和管理人员参考,提高了白洋淀研究成果的广泛适用性。
工艺流程图: