一种基于生态位互补技术的湖泊治理和管理方法与流程

本发明涉及生物与环境生态学研究方法领域，更具体地说，涉及一种基于生态位互补技术的湖泊治理和管理方法。

背景技术：

伴随工业的发展，人民生活水平的不断提高，全球环境也在持续的恶化中，水体污染控制与改善生态环境进入一个相对的瓶颈期；开展针对水循环系统脆弱、水环境质量下降、水功能退化等问题，开展城镇污水收集与处理、地表径流污染控制、城市水功能恢复、水体生态景观建设等方面的研究。针对城市河流、供水水库、自然湖泊、构造湿地、人工景观水体研究开发了一系列先进的水污染控制、生态系统构建与恢复及水景优化技术，应用于众多工程实践中，并已经取得了令人赞叹的成功。

水作为与我们每个人的生活都息息相关的生命源泉，水生态的保护和修复已经成为我们迫切要解决的重大问题。当前水生态修复技术主要有截污、减污和除污技术，截污主要为控制外源性污染，从而为控制内源性污染创造了有利条件，减污技术是指底泥疏浚技术、水动力循环技术和一些化学修复技术，但这些在某种程度上只能作为辅助性的措施，治标不治本。

生态位的互补性定义为生境中不同生物的生态位存在分异和互补，也就是在资源利用上存在差异(时间和空间上)，因此我们一旦可以充分利用起生态位的互补技术，就可以通过生态位互补效应为水生态的治理带来根本性的变化，由于物种生态位各异，因此生物多样性高的生态系统能更充分地利用环境资源，从而增进生态系统功能。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于生态位互补技术的湖泊治理和管理方法，它可以实现通过对已经存在的外来生物与湖泊里的本地生物进行定点捕捞并分开养殖，通过类鱼式数据采集装置在养殖箱内仿照鱼的形式在水中漂游，一方面提高数据采集的多样性和平均性，另一方面不易干扰养殖生物的正常生存条件，同时方便控制对养殖产量影响最大和直接的溶氧量，提高溶氧的均匀性和充分性，同时提高水体溶氧量的精确检测，此外还可以进行多种养殖数据的采集和传输，并分为有利数据和不利数据在进行数据处理后，通过发现养殖数据之间的互补和互斥，进而筛选出最佳的生态互补养殖数据，为生态湖泊治理和管理提高参考数据，另外还可以根据已采集到的养殖数据联网查找相互补的第三方外来生物进行引入，进一步提高湖泊治理和管理效果。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于生态位互补技术的湖泊治理和管理方法，包括以下步骤：

s1、针对目标湖泊内的本地生物和外来生物进行定点捕捞，并分开通过养殖箱进行养殖；

s2、其中外来生物也按种类进行分开通过养殖箱进行养殖，以本地生物和一种外来生物的“1+1”模式形成对照组后，在本地生物和外来生物的养殖箱内利用类鱼式数据采集装置进行养殖数据采集；

s3、对采集到的养殖数据进行归纳分类，然后筛选出分别针对本地生物和外来生物的有利数据和不利数据；

s4、通过数据处理器对每个对照组内本地生物和外来生物的有利数据和不利数据进行分析处理，分别找出互补的养殖数据和互斥的养殖数据；

s5、根据处理后的养殖数据生成每个对照组的数据统计图，作为目标湖泊的参考养殖数据。

进一步的，所述步骤s5中还可以根据不同种类的外来生物在外来生物总量所占百分比进行加权处理，然后绘制成目标湖泊的全局数据统计图，方便技术人员直观的获取到单类外来生物和总外来生物对湖泊内本地生物的互补情况，便于针对性的进行生态调整。

进一步的，所述步骤s5中还可以根据参考养殖数据联网查找第三方外来生物来促进生态互补效应，并下载导入该第三方外来生物的养殖数据与原先的参考养殖数据进行整合汇总形成新的全局数据统计图，基于养殖大数据的支持下，可以获取到最适合与该湖泊本地生物进行生态互补的第三方外来生物并引进，进一步提高湖泊治理和管理效果。

进一步的，所述步骤s2中的养殖数据包括自然条件数据、水质指标数据、生物指标数据、病害数据、投喂数据、养殖模式数据，采集的养殖数据越全面，为生态湖泊治理和管理提供的数据支持越有利，提供更有价值、更准确的参考。

进一步的，所述自然条件数据包括温度、气候、光照等，所述水质指标数据包括溶解氧、ph、氨氮、亚硝酸盐、硫化氫、碱度、硬度、余氯、总磷、总氮、生化需氧量(bod)、化学需氧量(cod)等，所述生物指标数据包括水色图、藻类生物种类和生物量、浮游动物生物种类与生物量、水草、底栖生物等，所述病害数据包括病害的种类和预防治疗措施，所述投喂数据包括投喂的量和次数，所述养殖模式数据包括养殖生物种类、数量及养殖模式，充分考虑到任何影响湖泊生态的养殖数据，并进行全面采集和处理，便于后期不同养殖数据的分析和相互之间的影响。

进一步的，所述类鱼式数据采集装置包括主体部，所述主体部外端固定连接有一对对称分布的平衡翅部，所述主体部尾端固定连接有配重尾部，所述主体部内安装有控制器模块和多参数检测模块，所述配重尾部内安装有电源模块，所述养殖箱下端安装有单元控制中心，所述单元控制中心与控制器模块之间连接有无线传输模块，所述主控制器模块与数据处理器连接，仿照鱼类特性在水里进行游动式数据采集，多点采集数据的意义在于一方面提供的数据更加全面和多样化，不会以偏概全，另一方面不易干扰到养殖生物的生存条件。

进一步的，所述主体部下端固定连接有与控制器模块连接的释氧球，所述释氧球上开凿有多个均匀分布的释氧微孔，所述释氧球内端固定连接有相贴合的半透膜，所述主体部内安装有气泵，所述气泵的输出端固定连接有输气管，且输气管贯穿释氧球并延伸至内侧，所述输气管上套接有弹性挤压气囊，所述弹性挤压气囊与释氧球之间填充有氧气，利用类鱼式数据采集装置的游动特性在水里进行均匀的溶氧，大大加快了微生物的繁殖和代谢，也加强了养殖生物的生命活动。

进一步的，所述单元控制中心上端固定连接有一对x向电动滑台，一对所述x向电动滑台的滑动端之间固定连接有y向电动滑台，且x向电动滑台和y向电动滑台呈xy向垂直分布，所述y向电动滑台的滑动端上固定连接有电磁铁，且x向电动滑台、y向电动滑台和电磁铁均与单元控制中心连接，方便由单元控制中心控制x向电动滑台和y向电动滑台驱动电磁铁在xy平面内移动，同时控制电磁铁的磁力大小来实现z方向上的移动，综合控制类鱼式数据采集装置在养殖箱内全方位无死角的游动。

进一步的，所述平衡翅部采用磁铁材质制成，所述主体部采用电磁屏蔽材质制成，且类鱼式数据采集装置整体体积大于养殖箱内的养殖生物，平衡翅部用来响应电磁铁的磁力实现遥控游动，主体部具有电磁屏蔽功能，防止磁场过大对主体部内电子元器件造成干扰。

进一步的，所述单元控制中心通过网络模块连接有云服务器和养殖大数据平台，云服务器可以实现养殖数据的远程在线传输、备份和共享，而养殖大数据平台实现联网搜索养殖大数据的作用。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过对已经存在的外来生物与湖泊里的本地生物进行定点捕捞并分开养殖，通过类鱼式数据采集装置在养殖箱内仿照鱼的形式在水中漂游，一方面提高数据采集的多样性和平均性，另一方面不易干扰养殖生物的正常生存条件，同时方便控制对养殖产量影响最大和直接的溶氧量，提高溶氧的均匀性和充分性，同时提高水体溶氧量的精确检测，此外还可以进行多种养殖数据的采集和传输，并分为有利数据和不利数据在进行数据处理后，通过发现养殖数据之间的互补和互斥，进而筛选出最佳的生态互补养殖数据，为生态湖泊治理和管理提高参考数据，另外还可以根据已采集到的养殖数据联网查找相互补的第三方外来生物进行引入，进一步提高湖泊治理和管理效果。

(2)本发明可以根据不同种类的外来生物在外来生物总量所占百分比进行加权处理，然后绘制成目标湖泊的全局数据统计图，方便技术人员直观的获取到单类外来生物和总外来生物对湖泊内本地生物的互补情况，便于针对性的进行生态调整。

(3)本发明可以根据参考养殖数据联网查找第三方外来生物来促进生态互补效应，并下载导入该第三方外来生物的养殖数据与原先的参考养殖数据进行整合汇总形成新的全局数据统计图，基于养殖大数据的支持下，可以获取到最适合与该湖泊本地生物进行生态互补的第三方外来生物并引进，进一步提高湖泊治理和管理效果。

(4)养殖数据包括自然条件数据、水质指标数据、生物指标数据、病害数据、投喂数据、养殖模式数据，采集的养殖数据越全面，为生态湖泊治理和管理提供的数据支持越有利，提供更有价值、更准确的参考。

(5)自然条件数据包括温度、气候、光照等，水质指标数据包括溶解氧、ph、氨氮、亚硝酸盐、硫化氫、碱度、硬度、余氯、总磷、总氮、生化需氧量(bod)、化学需氧量(cod)等，生物指标数据包括水色图、藻类生物种类和生物量、浮游动物生物种类与生物量、水草、底栖生物等，病害数据包括病害的种类和预防治疗措施，投喂数据包括投喂的量和次数，养殖模式数据包括养殖生物种类、数量及养殖模式，充分考虑到任何影响湖泊生态的养殖数据，并进行全面采集和处理，便于后期不同养殖数据的分析和相互之间的影响。

(6)类鱼式数据采集装置包括主体部，主体部外端固定连接有一对对称分布的平衡翅部，主体部尾端固定连接有配重尾部，主体部内安装有控制器模块和多参数检测模块，配重尾部内安装有电源模块，养殖箱下端安装有单元控制中心，单元控制中心与控制器模块之间连接有无线传输模块，主控制器模块与数据处理器连接，仿照鱼类特性在水里进行游动式数据采集，多点采集数据的意义在于一方面提供的数据更加全面和多样化，不会以偏概全，另一方面不易干扰到养殖生物的生存条件。

(7)主体部下端固定连接有与控制器模块连接的释氧球，释氧球上开凿有多个均匀分布的释氧微孔，释氧球内端固定连接有相贴合的半透膜，主体部内安装有气泵，气泵的输出端固定连接有输气管，且输气管贯穿释氧球并延伸至内侧，输气管上套接有弹性挤压气囊，弹性挤压气囊与释氧球之间填充有氧气，利用类鱼式数据采集装置的游动特性在水里进行均匀的溶氧，大大加快了微生物的繁殖和代谢，也加强了养殖生物的生命活动。

(8)单元控制中心上端固定连接有一对x向电动滑台，一对x向电动滑台的滑动端之间固定连接有y向电动滑台，且x向电动滑台和y向电动滑台呈xy向垂直分布，y向电动滑台的滑动端上固定连接有电磁铁，且x向电动滑台、y向电动滑台和电磁铁均与单元控制中心连接，方便由单元控制中心控制x向电动滑台和y向电动滑台驱动电磁铁在xy平面内移动，同时控制电磁铁的磁力大小来实现z方向上的移动，综合控制类鱼式数据采集装置在养殖箱内全方位无死角的游动。

(9)平衡翅部采用磁铁材质制成，主体部采用电磁屏蔽材质制成，且类鱼式数据采集装置整体体积大于养殖箱内的养殖生物，平衡翅部用来响应电磁铁的磁力实现遥控游动，主体部具有电磁屏蔽功能，防止磁场过大对主体部内电子元器件造成干扰。

(10)单元控制中心通过网络模块连接有云服务器和养殖大数据平台，云服务器可以实现养殖数据的远程在线传输、备份和共享，而养殖大数据平台实现联网搜索养殖大数据的作用。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明养殖箱内的结构示意图；

图3为本发明类鱼式数据采集装置的结构示意图；

图4为本发明释氧球内的结构示意图；

图5为本发明数据传输的结构示意图；

图6为本发明养殖数据的具体组成图。

图中标号说明：

1单元控制中心、2x向电动滑台、3y向电动滑台、4电磁铁、5云服务器、6养殖大数据平台、71主体部、72平衡翅部、73配重尾部、8释氧球、9释氧微孔、10半透膜、11输气管、12弹性挤压气囊。

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，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种基于生态位互补技术的湖泊治理和管理方法，包括以下步骤：

s1、针对目标湖泊内的本地生物和外来生物进行定点捕捞，并分开通过养殖箱进行养殖；

s2、其中外来生物也按种类进行分开通过养殖箱进行养殖，以本地生物和一种外来生物的“1+1”模式形成对照组后，在本地生物和外来生物的养殖箱内利用类鱼式数据采集装置进行养殖数据采集；

s3、对采集到的养殖数据进行归纳分类，然后筛选出分别针对本地生物和外来生物的有利数据和不利数据；

s4、通过数据处理器对每个对照组内本地生物和外来生物的有利数据和不利数据进行分析处理，分别找出互补的养殖数据和互斥的养殖数据；

s5、根据处理后的养殖数据生成每个对照组的数据统计图，作为目标湖泊的参考养殖数据。

步骤s5中还可以根据不同种类的外来生物在外来生物总量所占百分比进行加权处理，然后绘制成目标湖泊的全局数据统计图，方便技术人员直观的获取到单类外来生物和总外来生物对湖泊内本地生物的互补情况，便于针对性的进行生态调整。

步骤s5中还可以根据参考养殖数据联网查找第三方外来生物来促进生态互补效应，并下载导入该第三方外来生物的养殖数据与原先的参考养殖数据进行整合汇总形成新的全局数据统计图，基于养殖大数据的支持下，可以获取到最适合与该湖泊本地生物进行生态互补的第三方外来生物并引进，进一步提高湖泊治理和管理效果。

请参阅图6，步骤s2中的养殖数据包括自然条件数据、水质指标数据、生物指标数据、病害数据、投喂数据、养殖模式数据，采集的养殖数据越全面，为生态湖泊治理和管理提供的数据支持越有利，提供更有价值、更准确的参考，自然条件数据包括温度、气候、光照等，水质指标数据包括溶解氧、ph、氨氮、亚硝酸盐、硫化氫、碱度、硬度、余氯、总磷、总氮、生化需氧量(bod)、化学需氧量(cod)等，生物指标数据包括水色图、藻类生物种类和生物量、浮游动物生物种类与生物量、水草、底栖生物等，病害数据包括病害的种类和预防治疗措施，投喂数据包括投喂的量和次数，养殖模式数据包括养殖生物种类、数量及养殖模式，充分考虑到任何影响湖泊生态的养殖数据，并进行全面采集和处理，便于后期不同养殖数据的分析和相互之间的影响。

请参阅图2-3，类鱼式数据采集装置包括主体部71，主体部71外端固定连接有一对对称分布的平衡翅部72，起到平衡主体部71的作用，同时提供较大的浮力，主体部71尾端固定连接有配重尾部73，用来减轻主体部71的重量，平衡翅部72采用磁铁材质制成，主体部71采用电磁屏蔽材质制成，且类鱼式数据采集装置整体体积大于养殖箱内的养殖生物，用来对养殖生物起到恐吓作用，避免鱼类等生物靠近类鱼式数据采集装置对其工作状态造成干扰，平衡翅部72用来响应电磁铁4的磁力实现遥控游动，主体部71具有电磁屏蔽功能，防止磁场过大对主体部71内电子元器件造成干扰，主体部71内安装有控制器模块和多参数检测模块，配重尾部73内安装有电源模块，养殖箱下端安装有单元控制中心1，单元控制中心1与控制器模块之间连接有无线传输模块，主控制器模块与数据处理器连接，仿照鱼类特性在水里进行游动式数据采集，多点采集数据的意义在于一方面提供的数据更加全面和多样化，不会以偏概全，另一方面不易干扰到养殖生物的生存条件，主体部71下端固定连接有与控制器模块连接的释氧球8，释氧球8上开凿有多个均匀分布的释氧微孔9，请参阅图4，释氧球8内端固定连接有相贴合的半透膜10，主体部71内安装有气泵，气泵的输出端固定连接有输气管11，且输气管11贯穿释氧球8并延伸至内侧，输气管11上套接有弹性挤压气囊12，弹性挤压气囊12与释氧球8之间填充有氧气，利用类鱼式数据采集装置的游动特性在水里进行均匀的溶氧，大大加快了微生物的繁殖和代谢，也加强了养殖生物的生命活动。

请继续参阅图2，单元控制中心1上端固定连接有一对x向电动滑台2，一对x向电动滑台2的滑动端之间固定连接有y向电动滑台3，且x向电动滑台2和y向电动滑台3呈xy向垂直分布，y向电动滑台3的滑动端上固定连接有电磁铁4，且x向电动滑台2、y向电动滑台3和电磁铁4均与单元控制中心1连接，方便由单元控制中心1控制x向电动滑台2和y向电动滑台3驱动电磁铁4在xy平面内移动，同时控制电磁铁4的磁力大小来实现z方向上的移动，综合控制类鱼式数据采集装置在养殖箱内全方位无死角的游动。

请参阅图5，单元控制中心1通过网络模块连接有云服务器5和养殖大数据平台6，云服务器5可以实现养殖数据的远程在线传输、备份和共享，而养殖大数据平台6实现联网搜索养殖大数据的作用。

本发明可以实现通过对已经存在的外来生物与湖泊里的本地生物进行定点捕捞并分开养殖，通过类鱼式数据采集装置在养殖箱内仿照鱼的形式在水中漂游，一方面提高数据采集的多样性和平均性，另一方面不易干扰养殖生物的正常生存条件，同时方便控制对养殖产量影响最大和直接的溶氧量，提高溶氧的均匀性和充分性，同时提高水体溶氧量的精确检测，此外还可以进行多种养殖数据的采集和传输，并分为有利数据和不利数据在进行数据处理后，通过发现养殖数据之间的互补和互斥，进而筛选出最佳的生态互补养殖数据，为生态湖泊治理和管理提高参考数据，另外还可以根据已采集到的养殖数据联网查找相互补的第三方外来生物进行引入，进一步提高湖泊治理和管理效果。

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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。