《基於三維魚類棲息地耦合模型的生態流量決策研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由班璇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於三維魚類棲息地耦合模型的生態流量決策研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：班璇
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
如何量化評估流量調度措施對河流生態系統的影響一直是水生態研究中的重點和難點問題。本研究以亟需保護的葛洲壩下游中華鱘產卵棲息地為研究對象，通過建立三維魚類棲息地耦合模型來評估實時流量調度方案對魚類棲息地的影響。本研究在棲息地法的基礎上，建立魚類生活史生境需求因子與棲息地環境因子的耦合關係，研究水力學條件發生變化情況下魚類棲息地的生態回響，量化評估流量時空變化對魚類棲息地質量的影響程度，提出加強和改善的棲息地流場控制對策。本研究的特色在於把棲息地法中的魚類棲息地模型從二維模擬改進到三維模擬，在此基礎上確定生態流量更貼近魚類生境需求的實際情況；同時，用求解生態流量的動態過程來代替以往研究的固定範圍，能夠充分地發掘河流自身的生態調節潛能，更有利於指導實時的流量調度。其研究成果對揭示水流環境變化對水生物棲息地的影響機理具有重要意義，同時能為我國生態流量調度的實施提供一套科學的評估方法和決策技術
結題摘要
如何量化評估流量調度措施對河流生態系統的影響一直是水生態研究中的重點和難點問題。本研究以亟需保護的葛洲壩下游中華鱘產卵棲息地為研究對象，通過建立三維魚類棲息地耦合模型來評估實時流量調度方案對魚類棲息地的影響。本研究的主要結論有： (1) 中華鱘的親魚產卵、鱘卵散播、仔魚存活階段的水力選擇特性與流量相關性較大，鱘卵孵化階段對渦量的選擇特性與地形相關性較大。(2) 2004年葛洲壩下游進行的河勢調整工程造成中華鱘上產卵區面積減小，增大了中華鱘上產卵區的流場紊動程度；減小了下產卵區的流場紊動程度。影響了中華鱘產卵場水流結構隨流量變化的相關關係，改變了中華鱘產卵期內水流變化的刺激作用。 (3) 採用RVA法分析了宜昌站1980-2012水文數據特徵，發現三峽蓄水使宜昌站的含沙量大幅度減少，同期的含沙量較之蓄水前下降了1個數量級。年最小含沙量出現的時間推遲，年最大含沙量出現的時間提前。低含沙量個數和持續時間增加，高含沙量個數和持續時間減少。三峽蓄水造成了宜昌站7~11月份流量的減少，中華鱘產卵期10月份的流量較蓄水前平均減少了25%。 (4) 分析了葛洲壩壩下中華鱘產卵場近20年的水文資料和實測的產卵場地形和水力數據，得到了不同棲息地狀況下的生態需水量範圍。得出當流量入口為葛洲壩大江電廠和二江電廠時，產卵場適宜棲息地面積比其它幾種入口工況的大；同流量下基於1999年地形得出的適宜棲息地面積遠大於基於2003年地形得出的。(5)建立了中華鱘產卵場的三維水動力學模型，模擬底層、中層、表層各水層的水力參數的空間分布。各水層的WUA以及二維平均模擬下的WUA值都是在流量為10000 m3/s 時達到最大值，二維平均模擬的WUA大於三維模擬的，各水層的獲得的流量與WUA關係曲線基本重合。可以通過本研究推算出各水層的中華鱘喜好的各水力參數範圍。(6) 通過考慮中華鱘生境需求特性建立了中華鱘產卵場的物理棲息地模型，根據模型得出的適宜棲息地面積變化來量化不同的流量調度措施對其產卵場質量的影響，利用實測的中華鱘產卵量和資源量數據來驗證和評價物理棲息地模型的可靠性和實用性，從而進行合理的生態流量決策。結果發現年平均適宜棲息地面積的變化曲線與中華鱘的產卵量和資源量變化曲線有著相同的變化趨勢，推斷適宜棲息地面積可以反映中華鱘產卵棲息地的質量；並通過不同流量工況的計算，進行最佳生態流量決策。
