基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法与流程

本发明涉及生态堰坝改造工程领域，特别是涉及一种基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法。

背景技术：

1、河流连通性具有水文调蓄、保障生物迁徙、改善水生环境等功能，河流连通性是指在河流的纵向、侧向、垂向物理连通性和时间上的水文连通性。其中，河流纵向连通性对鱼类的分布、种群结构等影响显著。由于堰坝工程的大量建设，当前多数河流的连通性受阻，河流的物质流、物种流信息流受到破坏，导致水生环境、水生生物多样性遭受严重干扰。因而，建立一套科学的河流连通性计算方法有助于量化堰坝等构筑物建设对河流破坏程度，进而为堰坝生态化建设提供参考。

2、山区河道中的堰坝建设有拦截水流、抬高水位、调节水量、引水灌溉、发电和调整溪流坡降防冲等作用。当前的堰坝建设方式方便了人类生活，但却给生态环境造成了河流阻隔、连通性受阻、水力条件趋缓等问题，当前已有大量关于河流连通性的研究方法，诸如阻隔系数法、图论法、景观法、综合指标法等均在一定程度上可以反映连通性堰坝建设带来的连通性受阻给河流生态系统造成的影响，但现存方法却依旧存在一些限制，在适用范围及量化连通性受阻对河流生态连通性的影响程度方面分析不足，具体表现为：

3、1、当前的连通性研究多集中于重要河道的高坝、水闸等大中型水利工程对河流阻隔的影响，缺少对山区河道低矮型堰坝的研究，然而此类堰坝却占多数，以浙江省为例，据调查统计，山区堰坝占省内总堰坝数量的比例至少在80％以上，此类与重要河道中的高坝、船闸等差异性较大：

4、(1)山区低矮堰坝具有时段性连通的特点，在降雨量超过一定范围，堰坝上下游水位上涨，其对河道的阻隔影响会随之消失；(2)由于山区低矮堰坝堰高较小，而根据鱼类逆流而上的生物特性，其具有一定的跳跃能力，在一定高度范围内的堰坝不会阻隔鱼类的纵向移动。然而，高坝、船闸的建设带来的均为完全阻隔影响，此类建筑物仅在需要的时候打开，实现上下游连通，其对河流的阻隔影响形式与山区低矮堰坝完全不同，故而对于两种不同类型堰坝带来的连通性影响应分开考虑。

5、2、当前的研究多通过堰坝密度和堰坝建设位置等因素反映河流的物理阻隔影响、水系连通程度反映河流的水文阻隔影响，此类方法重在考虑河流的水系连通性，但缺乏河流生态连通性的考虑。堰坝高度超过鱼类跳跃高度后，会阻拦鱼类上溯，压缩鱼类活动空间，虽然上下游可能满足河流的水系连通性，但却不能保证生态的连通性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，该方法应能准确地计算河流纵向连通性，为堰坝生态化建设提供参考。

2、本发明的技术方案是：

3、基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，包括以下步骤：

4、s1、收集山区河道基础数据；基础数据包括河流水文资料、阻隔物数据；

5、s2、计算山区河道各阻隔物的阻隔系数ai；

6、s3、计算山区河道各阻隔物的淹没系数bhi；

7、s4、根据阻隔系数ai和淹没系数bhi计算山区河道各阻隔物的综合影响系数ci；

8、s5、计算山区河道各阻隔物的位置系数bli；

9、s6、根据综合影响系数ci和位置系数bli计算山区河道的连通性系数dj；

10、s7、分析山区河道的纵向生态连通性。

11、所述步骤s1中：河流水文资料包括阻隔物下游水位h1、土著鱼种、土著鱼类跳跃高度h1；阻隔物数据包括堰顶高程h2，或者，堰顶高程h3、斜坡长度l3、坡度p。

12、所述步骤s2中：

13、若阻隔物为水库，根据是否完全阻隔鱼类上溯、有无船闸、有无过鱼设施，确定阻隔系数ai；

14、若阻隔物为拦河闸或活动坝，根据是否设置鱼道，确定阻隔系数ai；

15、若阻隔物为跌水式固定堰，根据高度是否造成阻隔、是否设置鱼道、单级跌水或多级跌水，确定阻隔系数ai；

16、若阻隔物为斜坡式固定堰，根据坡度，确定阻隔系数ai。

17、所述步骤s3包括：判断阻隔物下游水位h1与堰顶高程h2的大小，并确定阻隔物淹没状态以及淹没天数；若h2<h1+0.3m，阻隔物处于淹没状态，统计阻隔物的淹没天数t，一年汛期内阻隔物的淹没天数t占汛期总天数n之比为淹没系数bhi。

18、所述步骤s4的综合影响系数ci的计算公式为

19、ci＝ai*(1-bhi)+bhi

20、式中：i为第i个阻隔物，i＝1,2,…,n。

21、所述步骤s5的位置系数bli的计算公式为

22、

23、式中：li为阻隔物距离河口处的长度，l为山区河道的长度，i为第i个阻隔物，i＝1,2,…,n。

24、所述步骤s6的连通性系数dj的计算公式为

25、

26、式中：i为第i个阻隔物，i＝1,2,…,n。

27、本发明的有益效果是：

28、本发明适用于山区河道的生态连通性计算，计算方法简单且实用性强，能根据山区河道的自身特点、鱼类生活习性、山区水文情势等特性，客观计算山区河道低矮堰坝的建设位置、高度等因素变化对河流生态连通性造成的影响，进而为堰坝的生态化建设和改造提供参考。

技术特征：

1.基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s1中：河流水文资料包括阻隔物下游水位h1、土著鱼种、土著鱼类跳跃高度h1；阻隔物数据包括堰顶高程h2，或者，堰顶高程h3、斜坡长度l3、坡度p。

3.根据权利要求2所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s2中：

4.根据权利要求3所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s3包括：判断阻隔物下游水位h1与堰顶高程h2的大小，并确定阻隔物淹没状态以及淹没天数；若h2<h1+0.3m，阻隔物处于淹没状态，统计阻隔物的淹没天数t，一年汛期内阻隔物的淹没天数t占汛期总天数n之比为淹没系数bhi。

5.根据权利要求4所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s4的综合影响系数ci的计算公式为

6.根据权利要求5所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s5的位置系数bli的计算公式为

7.根据权利要求6所述的基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，其特征在于：所述步骤s6的连通性系数dj的计算公式为

技术总结本发明涉及生态堰坝改造工程领域，目的是克服背景技术中的不足，提供一种基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，该方法应能准确地计算河流纵向连通性，为堰坝生态化建设提供参考。技术方案是：基于鱼类洄游特性的山区河道纵向生态连通性计算方法，包括以下步骤：S1、收集山区河道基础数据；基础数据包括河流水文资料、阻隔物数据；S2、计算山区河道各阻隔物的阻隔系数a<subgt;i</subgt;；S3、计算山区河道各阻隔物的淹没系数b<subgt;Hi</subgt;；S4、根据阻隔系数a<subgt;i</subgt;和淹没系数b<subgt;Hi</subgt;计算山区河道各阻隔物的综合影响系数c<subgt;i</subgt;；S5、计算山区河道各阻隔物的位置系数b<subgt;Li</subgt;；S6、根据综合影响系数c<subgt;i</subgt;和位置系数b<subgt;Li</subgt;计算山区河道的连通性系数D<subgt;j</subgt;；S7、分析山区河道的纵向连通性。技术研发人员：陈怡,王斌,尤爱菊,吴辉,胡琳,胡可可,刘一衡,周湘哲,李想,张鸿清,徐泽琪受保护的技术使用者：浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院）技术研发日：技术公布日：2024/7/29