本發明公開了一種內河航道整治工程生態影響模擬預測方法，確定整治河段的指示水生生物以及構成該水生生物的生境因子及生境因子的時空分布，建立該水生生物棲息地的適宜度模型；建立整治河段的三維水沙數學模型，并預測整治河段在不同航道整治措施參數下的水深、流速、流態及含沙量三維時空分布數據；在內河航道整治工程設計階段，通過調整三維水沙數學模型中不同整治措施參數，將預測的生境因子三維時空分布數據，輸入適宜度模型中，預測在不同航道整治參數下對生境的影響，達到航道整治目標和水生境保護的有機融合。本發明內河航道整治工程對指示性生物棲息地條件的三維空間影響，在開發河流通航功能的同時，兼顧河流生態功能的保護與修復。

技術領域

本發明涉及一種內河航道整治領域，特別涉及一種內河航道整治工程生態影響模擬預測方法。

背景技術

目前，河流水文情勢和動力條件等水文機制的改變是河流生態系統退化的主要驅動力。內河航道整治工程(疏浚、清礁、筑壩、護灘、護岸等)改變了航道水位、流態、流速在三維空間上的顯著變化及河床變形與沖淤分布特征，進而導致河流水生生物棲息地的時空分布發生不同程度的變化。目前的水生態模擬理論構筑起了水力學計算與生態學特征表述間的理論聯系，能夠依據特有魚類的棲息、產卵習性通過對水文過程的調節，人工提供出適宜的棲息環境。水生生物，特別是指示魚類及其關鍵生境，是航道整治工程生態影響預測和后評估的關注焦點，當前基于河道內流量增加方法開展了內河航道整治工程對物理棲息地影響的模擬和評估研究，仍多采用一、二維模型，因物理棲息地三維空間特性對生物多樣性有重要影響，上述模擬方法仍有一定的局限性，因此合理科學預測內河航道整治工程對物理棲息地的影響是十分必要的。

發明內容

針對內河航道整治工程建設對河流棲息地條件的影響預測難題，本發明基于不同通航條件下的物理棲息地指示性物種的特征與變化趨勢，建立三維水流泥沙數學模型水力參量與棲息地特征量間的響應過程，為科學評價內河航道工程方案生態影響提供一種更加科學有效的模擬預測方法。本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種三維的內河航道整治工程生態影響模擬預測方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種內河航道整治工程生態影響模擬預測方法，調查統計整治河段指示水生生物在流速、水深、底質和含沙量的某個區間范圍的出現頻次，采用多元線性回歸建立整治河段指示性水生生物響應與棲息地生境因子變量之間的關系，建立該水生生物棲息地的適宜度模型；建立整治河段的三維水沙數學模型，由三維水沙數學模型，預測整治河段在不同航道整治措施參數下水深、流速、流態及含沙量的三維時空分布數據；將預測得到的水深、流速、流態及含沙量三維時空分布數據，輸入適宜度模型中，預測整治河段在不同航道整治措施參數下的該水生生物棲息地的適宜度的變化，通過指示生物棲息地生境因子適宜度的分布范圍和適宜生境面積的大小，優化航道整治措施參數和平面布局。

進一步地，根據整治河段水生生物狀況的歷史資料，以及通過漁獲物和魚探儀相結合的生態調查與監測方法，確定整治河段的指示水生生物以及構成該水生生物棲息地生境因子及生境因子的時空分布。

進一步地，指示水生生物為指示魚類。

進一步地，該水生生物的生境因子包括棲息地流速、流態、水深、含沙量。

進一步地，由三維水沙控制方程，建立整治河段的三維水沙數學模型。

進一步地，三維水沙控制方程包括流體連續性方程、流體動量方程、標準k-ε紊流方程以及泥沙輸移控制方程。

進一步地，三維水沙數學模型，采用有限體積法進行離散求解,三維計算域在平面上采用三角形網格離散、沿水深方向進行分層離散。

本發明具有的優點和積極效果是：本發明著重考慮了內河航道整治工程對河流生態系統中指示性生物關鍵生境要素的三維分布影響，采用生態學、水力學及河流動力學、計算水力學等多種方法科學合理確定內河航道整治工程對指示性生物棲息地條件的三維分布影響，在開發河流通航功能的同時，兼顧河流生態功能的保護與修復。