CN112819378A - 一种基于污染状况的河流生态流量调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，包括如下步骤：获取河流的卫星遥感图像数据和地面监测值数据，并对数据进行处理，得到区域河流的水流特性数据、历史大断面数据和流量数据；对水流特性数据、历史大断面数据和流量数据进行分析，并剔除无用数据；通过水流特性数据、历史大断面数据和流量数据，实时采集的水位高度、流速数据和断面信息，同时结合上下游、左右岸测站位置，综合分析计算实测河流在线流量。本发明能够有效的识别河流流速，能够便于准确的调整河流流速，能够有效的保证河流的正常供水，维护河流生态系统的健康，为河流生态健康的恢复和保护提供了技术支持，有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及河流流量调控技术领域，尤其涉及一种基于污染状况的河流生态流量调控方法。
背景技术
河流生态环境需水阈值是确保生态环境需水得到满足的外部条件，是进行流域水资源合理配置的重要技术参数，对水资源合理调配具有重要指引作用。河流系统是一个包含社会、经济、自然在内的复杂大系统，而经济、社会、自然等因素间存在着复杂的相互作用关系，是一个非线性、非平衡、动态、耦合的问题。对于生态系统而言，推动其从一种状态过渡到另外一种状态的动力来自某个或多个关键因子的质或量的改变，各因子间亦存在相互作用关系。河流流量作为维持河流最基本的功能及河流健康的关键因子，流量的改变将会引起连锁反应，并最终影响河流健康。河流生态环境需水阈值的量化研究经历了从最早阶段的最小生态需水量，到不同时期生物需水过程，再到河流功能需水，各个阶段针对不同的研究对象采用不同的方法，较少考虑高人工干扰下，社会经济因素、水资源的水质水量属性和河流健康三者之间的相互作用关系，没有实现河流流量与影响河流健康的其他因素之间的联动变化。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于污染状况的河流生态流量调控方法。
本发明提出的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，包括如下步骤：
S1获取河流的卫星遥感图像数据和地面监测值数据，并对数据进行处理，得到区域河流的水流特性数据、历史大断面数据和流量数据；
S2对水流特性数据、历史大断面数据和流量数据进行分析，并剔除无用数据；
S3通过水流特性数据、历史大断面数据和流量数据，实时采集的水位高度、流速数据和断面信息，同时结合上下游、左右岸测站位置，综合分析计算实测河流在线流量；
S4从河流生态系统的角度构建河流健康评价指标体系，确定评价标准，运用层次熵分析法确定指标权重，构建河流健康状况可变模糊集评价模型；
S5对河流健康评价指标进行归类，建立生态子系统、水文子系统、水环境子系统和社会子系统的影响河流健康状况的关系图；
S6将归类后的河流健康评价指标与河流在线流量进行线性分析，得到河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系；
S7根据河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系，展示不同流量情景下河流健康动态变化过程，识别流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响；
S8建立河流在线流量与河流健康综合指数之间的非线性函数关系，测定基于河流整体健康的生态环境需水阈值的上限值与下限值，保障河流健康水平处于正常状态。
优选的，所述步骤S1利用编码器对卫星遥感图像数据进行降维处理得到区域遥感河流水流特征数据，所述编码器包括宽卷积神经网络、高斯隐马尔可夫模型和贝叶斯平摊变分推断模型。
优选的，所述步骤S1通过地面监测站监测地面监测值数据，地面监测值数据包括监测站位置数据。
优选的，所述步骤S3采集的水位高度、流速数据具体为：超声波时差法流速仪实测层平均流速和实测水位，H-ADCP实测层平均流速和实测水位，由岸基雷达实测区域的表面平均流速和实测水位，由激光粒子图像流速仪实测区域的表面平均流速和实测水位。
优选的，所述步骤S3采集断面信息，先根据实测的水位、历史大断面数据计算过水断面面积。
优选的，所述步骤S4构建河流健康评价指标体系是在收集国内外河流健康评价相关数据的基础上，理论和频度相结合，构建河流健康综合评价指标体系。
优选的，所述步骤S4河流健康状况可变模糊集评价模型的构建为采用层次熵分析法来确定河流健康状况评价指标的权重，提高权重系数的准确性和客观性，选用可变模糊集。
优选的，所述步骤S7收集不同流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响的数据，并传输至数据库中进行存储。
本发明中，所述一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，能够有效的识别河流流速，能够便于准确的调整河流流速，能够有效的保证河流的正常供水，维护河流生态系统的健康，为河流生态健康的恢复和保护提供了技术支持，有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，包括如下步骤：
S1获取河流的卫星遥感图像数据和地面监测值数据，并对数据进行处理，得到区域河流的水流特性数据、历史大断面数据和流量数据；
S2对水流特性数据、历史大断面数据和流量数据进行分析，并剔除无用数据；
S3通过水流特性数据、历史大断面数据和流量数据，实时采集的水位高度、流速数据和断面信息，同时结合上下游、左右岸测站位置，综合分析计算实测河流在线流量；
S4从河流生态系统的角度构建河流健康评价指标体系，确定评价标准，运用层次熵分析法确定指标权重，构建河流健康状况可变模糊集评价模型；
S5对河流健康评价指标进行归类，建立生态子系统、水文子系统、水环境子系统和社会子系统的影响河流健康状况的关系图；
S6将归类后的河流健康评价指标与河流在线流量进行线性分析，得到河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系；
S7根据河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系，展示不同流量情景下河流健康动态变化过程，识别流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响；
S8建立河流在线流量与河流健康综合指数之间的非线性函数关系，测定基于河流整体健康的生态环境需水阈值的上限值与下限值，保障河流健康水平处于正常状态。
本发明中，步骤S1利用编码器对卫星遥感图像数据进行降维处理得到区域遥感河流水流特征数据，编码器包括宽卷积神经网络、高斯隐马尔可夫模型和贝叶斯平摊变分推断模型。
本发明中，步骤S1通过地面监测站监测地面监测值数据，地面监测值数据包括监测站位置数据。
本发明中，步骤S3采集的水位高度、流速数据具体为：超声波时差法流速仪实测层平均流速和实测水位，H-ADCP实测层平均流速和实测水位，由岸基雷达实测区域的表面平均流速和实测水位，由激光粒子图像流速仪实测区域的表面平均流速和实测水位。
本发明中，步骤S3采集断面信息，先根据实测的水位、历史大断面数据计算过水断面面积。
本发明中，步骤S4构建河流健康评价指标体系是在收集国内外河流健康评价相关数据的基础上，理论和频度相结合，构建河流健康综合评价指标体系。
本发明中，步骤S4河流健康状况可变模糊集评价模型的构建为采用层次熵分析法来确定河流健康状况评价指标的权重，提高权重系数的准确性和客观性，选用可变模糊集。
本发明中，步骤S7收集不同流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响的数据，并传输至数据库中进行存储。
本发明：获取河流的卫星遥感图像数据和地面监测值数据，并对数据进行处理，得到区域河流的水流特性数据、历史大断面数据和流量数据；对水流特性数据、历史大断面数据和流量数据进行分析，并剔除无用数据；通过水流特性数据、历史大断面数据和流量数据，实时采集的水位高度、流速数据和断面信息，同时结合上下游、左右岸测站位置，综合分析计算实测河流在线流量；从河流生态系统的角度构建河流健康评价指标体系，确定评价标准，运用层次熵分析法确定指标权重，构建河流健康状况可变模糊集评价模型；对河流健康评价指标进行归类，建立生态子系统、水文子系统、水环境子系统和社会子系统的影响河流健康状况的关系图；将归类后的河流健康评价指标与河流在线流量进行线性分析，得到河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系；根据河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系，展示不同流量情景下河流健康动态变化过程，识别流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响；建立河流在线流量与河流健康综合指数之间的非线性函数关系，测定基于河流整体健康的生态环境需水阈值的上限值与下限值，保障河流健康水平处于正常状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1获取河流的卫星遥感图像数据和地面监测值数据，并对数据进行处理，得到区域河流的水流特性数据、历史大断面数据和流量数据；
S2对水流特性数据、历史大断面数据和流量数据进行分析，并剔除无用数据；
S3通过水流特性数据、历史大断面数据和流量数据，实时采集的水位高度、流速数据和断面信息，同时结合上下游、左右岸测站位置，综合分析计算实测河流在线流量；
S4从河流生态系统的角度构建河流健康评价指标体系，确定评价标准，运用层次熵分析法确定指标权重，构建河流健康状况可变模糊集评价模型；
S5对河流健康评价指标进行归类，建立生态子系统、水文子系统、水环境子系统和社会子系统的影响河流健康状况的关系图；
S6将归类后的河流健康评价指标与河流在线流量进行线性分析，得到河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系；
S7根据河流在线流量与河流健康评价指标的耦合关系，展示不同流量情景下河流健康动态变化过程，识别流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响；
S8建立河流在线流量与河流健康综合指数之间的非线性函数关系，测定基于河流整体健康的生态环境需水阈值的上限值与下限值，保障河流健康水平处于正常状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S1利用编码器对卫星遥感图像数据进行降维处理得到区域遥感河流水流特征数据，所述编码器包括宽卷积神经网络、高斯隐马尔可夫模型和贝叶斯平摊变分推断模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S1通过地面监测站监测地面监测值数据，地面监测值数据包括监测站位置数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S3采集的水位高度、流速数据具体为：超声波时差法流速仪实测层平均流速和实测水位，H-ADCP实测层平均流速和实测水位，由岸基雷达实测区域的表面平均流速和实测水位，由激光粒子图像流速仪实测区域的表面平均流速和实测水位。
5.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S3采集断面信息，先根据实测的水位、历史大断面数据计算过水断面面积。
6.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S4构建河流健康评价指标体系是在收集国内外河流健康评价相关数据的基础上，理论和频度相结合，构建河流健康综合评价指标体系。
7.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S4河流健康状况可变模糊集评价模型的构建为采用层次熵分析法来确定河流健康状况评价指标的权重，提高权重系数的准确性和客观性，选用可变模糊集。
8.根据权利要求1所述的一种基于污染状况的河流生态流量调控方法，其特征在于，所述步骤S7收集不同流量变化引起的连锁反应及对河流整体健康状况的影响的数据，并传输至数据库中进行存储。
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| CN117991258A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-07 | 河海大学 | 输水建筑物过流能力监测系统 |
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