鱼类生境模型及河流生态流量研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李若男 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈求稳 |
| 关键词 | 鱼类栖息地模型 栖息地质量评价 河流生态流量过程 模糊数学 遗 传算法 fish habitat model habitat quality assessment ecological hydrograph fuzzy logic genetic algorithm |
| 其他题名 | Research of Fish Habitat Model andEcological Flow |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 水电开发带来河流水文情势的改变，从而对河流的生态系统产生影响，所以水电开发的生态效应一直是人们所关心的问题。为了定量研究水库运行导致的水环境变化及对下游鱼类栖息地的累积性影响，减弱水库带来的负面生态效应，为河流健康管理提供依据，本论文建立了水库调节下下游河流水环境、鱼类栖息地、河流生态流量过程研究的理论与方法，力求提出既能满足发电效益，又能保护鱼类生境及河流健康的模式。 本研究首先针对研究区域的水文气象、河流断面、水质进行全面的收集整理，建立水动力水质耦合模型。其次，在研究区域进行鱼类资源调查，筛选目标鱼种，通过实验室实验建立鱼类对水环境因子的响应关系。根据响应关系建立基于模糊数学的鱼类栖息地模型，并利用遗传算法对模型进行优化，研究水环境变化与鱼类栖息地变化间的关系。建立鱼类栖息评价指标体系，根据模型模拟研究水库调节对栖息地的影响。结合鱼类生活史及水环境因子季节性变化，根据栖息地不同恢复目标，推求鱼类生态流量过程。论文以漓江和雅砻江锦屏梯级减水河段为例进行应用。研究主要取得了以下成果： （1）建立了针对流域的一维水环境模型及针对鱼类栖息地的二维水环境模型。结合流域水文气象资料，利用一维水环境模型系统分析水库调节在全河段的影响。根据一维模型计算结果确定重点研究区域，建立二维水环境模型，模拟局部水位、流场及关键水质因子的变化情况。经过在漓江及雅砻江锦屏减水河段的应用，表明模型精度较高，水动力模型的准确率在90%以上，水质模型的准确率在85%以上。 （2）开发了基于模糊数学的鱼类栖息地模型并采用遗传算法对模型进行优化。在研究区域内开展系统的鱼类资源调查，筛选目标鱼种。针对目标鱼种设计并进行实验室生理生态与行为生态实验，建立鱼类对水环境因子的适应性关系。利用遗传算法，根据实测数据同步优化鱼类栖息地模型中的隶属度函数及模糊规则，提高了模型的精度，简化了计算强度。 （3）初步建立了栖息地数量—质量评价指标体系。针对以往的河流栖息地模型评价缺陷，修正了河流栖息地适宜性评价指标，增加了栖息地连通性及破碎性指标，建立了流量—评价指标曲面方法。 （4）结合鱼类生活史及水环境季节性变化，提出了河流生态流量过程的理论与计算方法。该方法与鱼类栖息地模型及评价方法耦合成一个完整的系统，可根据不同时间尺度、不同参考体系以及鱼类栖息地恢复目标推求鱼类生态需水过程。研究中提出的河流生态流量理论与计算方法比以往单一静态的生态流量更具生态意义。 （5）在漓江流域，针对为满足枯季通航补水导致的水环境变化，研究水库补水对下游鱼类栖息地的影响。结果显示，水环境模型及鱼类栖息地模型模拟结果与历史数据或实际调查结果吻合度很高，表明建立的生态水力学模型能够对鱼类栖息地进行很好的模拟。栖息地质量评价表明，该河段作为产卵场，水库补水在各典型水文年使得研究河道加权可利用栖息地面积增加，其中丰水年和枯水年增加的面积为有效面积，说明补水对鱼类栖息地带来正面效应，平水年水库补水使得栖息地的联通性显著下降，表明增加的栖息地面积可能无法被鱼类利用。依据生态流量推求方法，以栖息地评价最优点作为参考体系计算生态需水过程。根据漓江流域管理者提供的阶段性目标，可以看出，若枯季补水达到30m3/s，则可保证60~80%的鱼类栖息地，若补水达到60m3/s 则可保证80~100%的鱼类栖息地。 （6）在雅砻江中游锦屏梯级减水河段，针对发电需水及生态需水间的矛盾，定量分析鱼类生态需水过程，为平衡生态效益与发电效益提供支持。在收集整理大量实测水文、气象、地形等资料的基础上，将研究区域依据汇流条件分为两部分计算。研究选择裂腹鱼作为目标鱼种，采用多年平均流量条件下的鱼类栖息地作为参照，推求不同生态恢复目标下的鱼类栖息地流量需求过程。研究最终推荐的流量模式可以保障汇流后河段的有效栖息地面积70-90%，汇流前河段栖息地面积的60%，并具有高适应性和低破碎性。此结果可作为水库生态友好调度的目标函数或约束条件。 |
| 学科主题 | 环境生物学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-01 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/610]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李若男. 鱼类生境模型及河流生态流量研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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