技术领域本发明涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种直观分析生态需水量月尺度差异的方法。
背景技术：
趋于量化的控制指标将推动我国水资源管理工作顺利进行，诸如水土保持、防洪标准、供水保证率等，相关的水生态指标也需要不断向量化发展，以便于将水生态管理与其他水资源管理相整合。在水生态环境系统中，生态需水量的相关研究标志着人们开始对水生态问题的不断重视。生态环境需水可以通俗解译为维持水生态平衡所需的基本水量和水质。目前有关河流生态环境需水量的计算方法已经多达上百种，比较常用的方法包括基于水文学方法的Tennant法、水力学方法、基于生态环境模拟的IFIM法(InstreamFlowIncrecementMethod)、水文-生物分析法和综合评价法。一年中的不同月份，河流中不同河段对应的输沙用水特点也有所不同。输沙用水变化的研究，对于提高用水效率和输沙作用率都有着非常重大的意义。在枯水期，河道径流量较小，输送单位泥沙量消耗水量较大，河流泥沙输送效率极低，此时应该优先考虑河流的其他生态环境用水，部分兼顾泥沙的输送需求；在汛期，河道径流量较大，输送单位泥沙量耗水较少，泥沙输送效率高，此时，应优先考虑满足河流泥沙需水的要求，同时兼顾包括输盐、自净在内的其他环境生态需水。对于不同月份间生态需水差异性问题，目前生态需水计算方法只能通过筛选各月指示性生态目标，分別分析不同月份生态目标对径流水文过程的响应关系，进而才能计算出不同月份生态需水量，相应计算过程对生态水文资料需求量大而且计算工作量大，难以直接应用于考虑年内各月间生态系统差异的水资源配置和生态环境保护技术中。
技术实现要素：
本发明设计了一种基于输沙需水的生态需水月尺度直观分析方法，其解决了不同月份生态需水计算工作量大以及资料需求完整度高，不易直接应用于不同月的生态需水合理配置和生态环境保护问题。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：一种基于输沙需水的生态需水月尺度直观分析方法，包括以下步骤：步骤1：计算代表月生态需水量；步骤2：计算生态需水年内各月时间变化目标；步骤3：计算年度生态需水总量；步骤4：计算年内不同月生态需水量。进一步，步骤1中计算公式为：Qp＝Sp/Cp(1)；式中，Qp代表月输沙需水量(m3)；Sp代表月多年输沙量均值(kg)；Cp代表月多年平均含沙量均值(kg·m-3)。进一步，依照天然径流量多年平均时间变化率确定步骤2中生态需水量年内各月变化目标，计算见式(2)：Fx=Σy=1nQxy/Σy=1nQy---(2)]]>式中，Fx表示各月生态需水占年度总量的比例，下标x代表月份；y代表年份；Qy表示不同年度天然径流总量，Qxy表示第y年x月河道天然径流量，n为天然径流量统计年数。进一步，根据年内代表月生态需水量以及代表月生态需水量占年度总量的比例，确定步骤3中的生态需水年度总量，计算见式(3)：Q＝Qp/Fp(3)式中：Qp为年内代表月生态需水量，即步骤1中月输沙需水量；Fp为代表月生态需水量占年度总量的比例，Q为生态需水年度总量。进一步，根据生态需水年度总量及年内不同月生态需水占年度总量比例，计算步骤4年内不同月生态需水量，计算见式(4)：Qx＝Q·Fx(4)式中：Qx为第x月的生态需水量，Q为步骤4中计算的生态需水年度总量，Fx表示步骤3中计算的各月生态需水占年度总量的比例。该基于输沙需水的生态需水月尺度直观分析方法具有以下有益效果：本发明的主要目的在于解决年内不同月份生态需水计算工作量大和资料要求高的问题，现有的生态需水计算方法难以直接为年内不同月的生态需水合理配置和生态环境保护提供足够的技术支持。与现有技术相比，本专利具有的优点包括以下几方面：(1)本发明主要针对目前我国生态资料缺乏的条件下，不同类型生态需水计算方法难以快速分析生态需水年内月尺度差异，提供了一种生态需水逐月的直观分析方法，避免了复杂的计算和大量的资料需求，有效实现生态需水月尺度差异直观分析的目的。(2)本发明计算工作量小，本发明将年内不同月份生态需水目标计算简单划分为计算代表月生态需水量和生态需水年内时间变化规律两部分，在保障有限资料的供给量上，计算结果科学合理，简便快速，能够有效实现生态需水年内月尺度差异直观分析的目的。(3)本发明实际应用性强，以汛期对输沙需水量的要求确定代表月生态需水量，考虑自然条件下水文过程与输沙过程的对应关系，采用多年平均天然径流量年内时间变化率作为生态需水量的年内时间变化目标，计算方法实际可行，科学合理，对于我国常出现河道断流、泥沙淤积和洪水暴涨等现象的河流具有较强的实际应用性能。(4)本发明资料依赖性小，省去计算年内逐月输沙需水量，有效减小资料的需求量。(5)本发明将生态系统随时间变化的生态目标划分为代表月生态目标和需水量时间变化目标两部分。以生态、生产需水矛盾最突出的输沙需水对环境要素的要求作为代表月生态目标，并确定代表月生态需水量，采用多年平均天然径流量年内时间变化率作为生态需水量年内时间变化目标，最终确定生态需水逐月变化差异，实现直观分析生态需水逐月差异要求，有效解决考虑月尺度差异生态需水的计算量大和资料难以获取的问题。附图说明图1：延安站年内各月泥沙含量比例图；图2：本发明计算得到延河延安段的年内各月生态需水量差异图。具体实施方式以下详细说明本发明的工作原理和实施方式：首先确定生态目标，通过建立生态目标参数与径流间关系，确定生态需水量。本发明将生态目标划分为代表月生态目标和需水量时间变化目标两部分。(1)计算代表月生态需水量。输沙用水的计算方法因对输沙用水的定义理解不同也存在很大差异。为保持河道内冲刷、淤积的动态平衡，需要一定量生态用水来解决输排沙问题，这部分水量被称为输沙用水量。同一河道水流含沙量在不同时期、不同气候条件下也不尽相同，影响水流含沙量的因素有很多，主要包括河流的流量大小、产沙能力、下垫面情况及水力条件等等。河流系统含沙量因月份不同而存在较大差异，河流的全年输沙任务主要完成于汛期。由于枯季水流输沙能力较弱，一般在输沙需水计算过程中，只计算输沙效率较高的汛期，往往将非汛期水流输沙能力忽略。基于以上的假设条件，选择最大月含沙量法，计算见式(1)：Qp＝Sp/Cp(1)式中，Qp指代表月输沙需水量(m3)；Sp指代表月多年输沙量均值(kg)；Cp指代表月多年平均含沙量均值(kg·m-3)；n指统计年。(2)生态需水年内各月时间变化目标。为保证生态系统自然状况，根据天然径流量多年平均时间变化率确定生态需水量年内各月份变化目标，采用式(2)计算：Fx=Σy=1nQxy/Σy=1nQy---(2)]]>式中，Fx表示各月生态需水占年度总量的比例，下标x代表月份；y代表年份；Qy表示不同年度天然径流总量，Qxy表示第y年x月河道天然径流量，n为天然径流量统计年数。(3)年度生态需水总量。根据年内代表月生态需水量以及代表月生态需水量占年度总量的比例，确定生态需水年度总量，计算见式(3)：Q＝Qp/Fp(3)式中：Qp为年内代表月生态需水量，Fp为代表月生态需水量占年度总量的比例，Q为生态需水年度总量。(4)年内不同月生态需水量。根据生态需水年度总量及年内不同月生态需水占年度总量比例，计算年内不同月生态需水量，计算见式(4)：Qx＝Q·Fx(4)式中：Qx为第x月的生态需水量。实施例：下面结合图1和图2，对本发明做进一步说明：以黄河支流的延河延安段年内不同月份生态需水计算为例说明本发明的具体实施方式。选取延安站为代表测站，延安站年内各月泥沙含量比例如附图1所示，选择泥沙生态需水矛盾最突出的7月作为代表月，根据式(1)可以计算得到代表月7月的输沙生态需水量Qp为0.38亿m3。根据不同年度的天然径流总量及年内各月的河道天然径流量，依据式(2)得到的各月生态需水占年度总量的比例如表1所示，表1各月生态需水占年度总量比例根据代表月7月的输沙生态需水量Qp以及该月生态需水占年度总量比例F7，采用式(3)可以确定生态需水年度总量为1.63亿m3。最后依照式(4)得到延河延安段的年内各月生态需水量差异见附图2。上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。