用于底栖动物保护目标的环境流量估算方法的水深测量仪的制作方法_3

文档序号:9324499阅读:来源:国知局
气孔10封闭,所述重活塞5回归原位。当 随着所述本体1不断的放入深水中,会不断的重复上述的工作过程,直到所述本体1到达水 底后,再将所述本体1慢慢的从水底拉起,所述第二气腔2内的气压下降所述轻活塞4上浮 而下降,所述第一气腔3内的气体由于所述重活塞5自身重力的作用下往下移,将所述第一 通气孔10封闭而保持气压的最大值不变,此时所述气压计13已经测出气压值,将所述本体 1提出水面后,可以读出所述气压计13上的数值,通过采样装置计算出来的密度,再加上所 述气压计13测得的气压值便能计算出水深,此时计算得到水深是很准确的。当所述本体1 完成一次量后,将所述搅拌腔34内的水排出,所述第一气腔3内的气体通过所述放气口 14 排出便可继续完成下一次工作。
[0052] 以上采用水深测量仪测得的数据可以用于以下一种基于大型底栖动物保护目标 的太子河环境流量估算方法中,其估算方法的步骤为:
[0053] 步骤一,选择代表性河段与点位
[0054] 太子河为辽宁省东南部较大河流,发源于抚顺市新宾县红石砬子,流经抚顺、辽 阳、丹东、辽阳、沈阳、鞍山6市的13个县(市),干流全长413km,流域面积13883km2。自 20世纪50年代以来,太子河流域中上游修建了观音阁水库、汤河水库和寝窝水库等大中型 水库,在确保鞍山、辽阳和辽阳的生活、生产用水等方面发挥了重要作用,也使得水库下泄 流量显著减少。太子河下游为洪泛平原,沿河农业灌溉取水口较多,也严重挤占了下游河道 的生态用水。
[0055] 将太子河划分为中上游、下游2个河段进行研究。点位的选择既要考虑对所在河 段的代表性、考虑水文、地貌等数据的可获取性,因此分别选择辽阳水文站、唐马寨水文站 及其控制断面作为太子河中上游、下游的代表性点位。
[0056] 步骤二,确定重要的大型底栖动物保护目标
[0057] 通过对太子河的实地调查,并参照(2006)关于大型底栖动物需水量的文献综述, 总结了环境流量分析中需要考虑如下与大型底栖动物有关的保护目标:
[0058] (1)在枯水期防止河床长时间干涸。因为即使是短时期的河床干涸对河流生态系 统来说也是灾难性的,虽然有部分物种能够在深潭里和岩石下面短时期存活下来。
[0059] (2)维持适当的潮湿河床面积。这需要提供接近自然年均径流的稳定流量,因为该 流量得不到保证时会导致河床湿周的严重减少,从而减少整个河流的生产力。间歇性的流 量变化是有害的水文状况,如水力发电,时而使得河道的大片区域暴露出来,也使得一些水 生生物因搁浅室息死亡。
[0060] (3)维持深潭-浅滩序列合适的水深。Armitage等研究表明在较低水深(0-25cm) 的水域所有种类底栖动物的出现率都要高些,而对流速和底质的偏好则依据具体的物种而 定。
[0061] (4)维持河床近自然的底质。许多底栖动物需要特定的底质类型,而河流中各类沉 积物的聚集可能会导致河床中细小沉积物的沉积,从而改变河床底质的类型;周期性的冲 刷水流能够防止河床底质罅隙被细小沉积物堵塞,从而为底栖动物创造具有松散结构的活 动空间。
[0062] (5)维持交错带良好的水质。在流量趋于减少和稳定时,沉积物就有增加趋势,这 给底栖动物提供了食物来源;但当沉积物的过量增加会导致水质的变坏,从而成为底栖动 物生存的限制因素 。范围过窄的环境条件和流量稳定性的增加会导致脆弱的底栖动物群 落,这使得它们缺乏适应能力,从而对流量事件的扰动十分敏感。另外,人为径流调控使河 流径流超过自然枯水流量时,能够增加底栖动物的数目或生物量,即使是短暂的波动也能 起作用。
[0063] (6)在丰水期提供河道内外堤防之间河漫滩栖息地适宜的水流。河漫滩也为底栖 动物提供了栖息地,漫滩流能够提供河漫滩湿地大型底栖动物所需的水分,而且大型底栖 动物在洪水破坏之后能够在较短的时间里迅速地恢复原状。
[0064] 步骤三,分析满足大型底栖动物保护所需的河流栖息地标准
[0065] 通过文献分析法和专家意见法分析满足基于大型底栖动物保护目标所需的河流 栖息地标准:
[0066] 由于太子河在自然径流条件下也存在断流现象,根据或自然法则,并考虑到大多 数底栖动物对干旱表现出较强的恢复力,可允许太子河干流在一定时期内存在断流现象。 参考历史水文条件并结合专家意见,设定满足大型底栖动物保护目标(1)的流量条件为太 子河干流流量小于0. 01m3/s的历时不大于16天。
[0067] 满足大型底栖动物保护目标(2)的流量大小应该淹没大部分河床,根据 Bartschi (1976)湿周最大20 %容许减少率法则,设定为河流的湿周(WP)不小于各月份中 值基流量时湿周的80%。
[0068] 满足大型底栖动物保护目标(3)的流量只需在枯水期给予考虑,澳大利亚维多利 亚流域的FLOWS法采用大于0.1 m的水深来维持底栖动物的需水要求,因为在砂砾/卵石质 河流中0.1 m的水流深度能够覆盖大多数砂砾和小石块,能够满足底栖动物栖息地的水深 要求。由于水深增加反而不利于底栖动物的生存,因此基于底栖动物保护目标的各月基流 也不宜大于建坝前各月第95百分位数基流量,这个法则能够限制在温暖季节里长时期不 合乎自然规律的丰水流量会冲没原有的深潭-浅滩序列。
[0069] 满足大型底栖动物保护目标(4)的流量也主要考虑在枯水时期,根据Gordon等 (2004)研究表明:当河流断面平均流速V多0. 222 V (d50)时,河床质就会得到较好的冲 届|J。式中d50是中值粒径,单位mm ;V是流速,单位m/s。根据太子河底质调查结果,计算得 出 V ^ 0. 4m/s。
[0070] 满足大型底栖动物保护目标(5)需要提供冲刷交错带的枯水脉冲以维持水体良 好的水质,流量大小应该至少完全淹没整个河床,故设定为自然径流时期(即建坝前时 期)8月中值基流量时的整个湿周(WP100% (8月))。在这里,假定浅滩处河床的完全淹没 (等于WP100% (8月))会产生能够导致交错带与外界进行水体交换的水力梯度。
[0071] 满足大型底栖动物保护目标(6)需要超过岸顶(堤顶)水平的漫滩流,可设定为 平滩流(Qbf)加上0.1 m高度水位的流量。漫滩流只在丰水季节为存在河漫滩湿地的唐马 寨河段提供。
[0072] 步骤四,构建流量组分与大型底栖动物需水要求关系模型
[0073] 综合上述各步,通过分析大型底栖动物需水过程与河流水文过程的相关性,建立 太子河流量组分与大型底栖动物需水要求的关系模型。其中,大型底栖动物保护目标是通 过分析太子河大型底栖动物群落类型及其生命史过程确定,栖息地标准的设定是依据上述 分析得出,是计算流量大小的依据。其它水文参数如频率、历时、发生时间等,可以结合参考 文献,并参照IHA软件分析得到的各河段建坝前水文特征综合确定。
[0074] 表1流量组分与大型底栖动物需水要求关系模型

[0077] 步骤五,建立流量与河流栖息地指标的关系图
[0078] 河流栖息地指标与流量的关系图可通过两种方式建立:对于断面相对规则的河 道,可采用曼宁公式建立河流流量与流速、水深
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