一种湿地生态用水调控方法、系统、电子设备及介质

本发明属于水资源调控，具体涉及一种湿地生态用水调控方法、系统、电子设备及介质。

背景技术：

1、喀斯特湿地已被列为拉姆萨尔湿地分类系统中的一个类型。我国云南沼泽湿地，贵州喀斯特湖泊湿地、森林沼泽，广东喀斯特湖泊型湿地大部分都被列为自然保护区加以保护，目前相关研究较少。受季节性干枯与洪涝频繁交替出现及人类活动等影响，喀斯特流域湿地入水量和面积锐减，泉塘-湖塘断流或干枯，生态功能退化。因此，考虑水量、水质、水生态相互作用，提出湖泊型喀斯特湿地生态补水方法，对于喀斯特湿地生态需水、水资源调控与综合管理具有重要作用。其中，如何确定湖泊型喀斯特湿地生态需水量与补水规则，是其中的核心和难点。

2、目前，对湿地生态需水量最常用的研究方法主要有水文学方法和生态学方法2类。其中，水文学方法是直接对历史特定流量进行分析，进而确定生态需水量的一种计算方法，其无需用到实测水位流量数据以外的其它数据，因此较为简单；生态学方法是从满足湿地的动植物栖息以及生态系统健康长期发展的需水量为出发点的一种计算方法，其以湿地内部生物的需水机理进行计算依据，相较于水文学方法更加合理可靠。

3、湿地生态补水的主要目标是恢复退化湿地的水文情势和土壤条件、修复植被和动物的生存环境、增加物种组成并恢复生物多样性以及最终实现湿地生态系统的可持续发展。通常根据湿地的周边水源情况确定补水水源顺序，再根据水量平衡方法确定补水水量。

4、但是，在使用现有技术过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

5、在进行生态需水量计算时，传统的水文学方法计算简单，但可靠性较差，而传统的生态学方法由于一些数据、资料和技术等的限制，生态学方法很难正确评估湿地生态需水量，且仅依靠实测数据计算，又忽略了与实际地形和水流情况的结合，计算成果难以支撑湿地水资源管理与调控决策。在进行生态补水时，现有技术主要通过天然降雨、水利工程蓄水等方式确定，对于喀斯特地区地下河在丰枯水期对湿地的调水补给考虑不足，使得生态用水调控出现偏差，相关成果同样难以支撑湖泊型喀斯特湿地水资源管理与调控决策。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种湿地生态用水调控方法、系统、电子设备及介质。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种湿地生态用水调控方法，包括：

4、获取指定湿地在指定监测期间的遥感影像数据序列和历史水位数据序列，并根据所述遥感影像数据序列和所述历史水位数据序列得到指定湿地的水位-面积-容积关系式；

5、获取所述指定湿地的生态需水量指标信息，并根据指定水质需求等级和所述生态需水量指标信息得到所述指定湿地的生态水位数据；

6、根据所述生态水位数据和所述水位-面积-容积关系式，得到所述指定湿地达到所述生态水位数据时的目标水域面积数据；

7、获取所述指定湿地在指定时刻的水面基础信息、植被基础信息、土壤基础信息、当前水域面积数据和当前生态水位数据，并根据所述水面基础信息、所述植被基础信息、所述土壤基础信息、所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据、所述目标水域面积数据和所述生态水位数据，得到所述指定湿地的生态需水量；

8、根据所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据和所述水位-面积-容积关系式得到所述指定湿地在指定时刻的当前水量，并根据所述当前水量与所述生态需水量得到待补水量；

9、在所述待补水量大于0时，获取与所述指定湿地对应的补水水源信息，并根据所述补水水源信息对所述指定湿地进行补水调控处理。

10、本发明适用于对湖泊型喀斯特湿地生态用水的补给与调控，可靠性较高，利于实现对湖泊型喀斯特湿地的“拦-蓄-调-引”水资源多级调控。具体地，本发明在实施过程，先通过结合遥感影像数据序列和历史水位数据序列，建立湿地水位-面积-容积关系式；再结合生态学与遥感技术，依次确定生态水位数据、目标水域面积数据和生态需水量；最后在待补水量大于0时，根据补水水源信息对所述指定湿地进行补水调控处理。

11、在一个可能的设计中，根据所述遥感影像数据序列和所述历史水位数据序列得到指定湿地的水位-面积-容积关系式，包括：

12、根据所述遥感影像数据序列得到湿地水面面积序列；其中，所述湿地水面面积序列中包括多个所述遥感影像数据序列中多个所述遥感影像数据一一对应的湿地水面面积；

13、根据所述湿地水面面积序列和所述历史水位数据序列，得到水位-面积拟合关系式；

14、对所述水位-面积拟合关系式进行积分，得到水位-容积拟合关系式；

15、根据所述水位-面积拟合关系式和所述水位-容积拟合关系式，得到水位-面积-容积关系式。

16、在一个可能的设计中，根据所述遥感影像数据序列中的任一所述遥感影像数据得到对应的湿地水面面积，包括：

17、对所述遥感影像数据进行预处理，得到预处理后遥感影像数据；

18、从所述预处理后遥感影像数据中提取并分离预设的定水面影像数据，得到水陆影像数据；

19、对所述水陆影像数据进行水体提取，得到动水面影像数据及陆地影像数据；

20、根据所述定水面影像数据和所述动水面影像数据，得到湿地水面面积。

21、在一个可能的设计中，根据所述水面基础信息、所述植被基础信息、所述土壤基础信息、所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据、所述目标水域面积数据和所述生态水位数据，得到所述指定湿地的生态需水量，包括：

22、根据所述水面基础信息和所述目标水域面积数据，得到水面蒸发需水量；

23、根据所述植被基础信息，得到植被蒸腾需水量；

24、根据所述土壤基础信息、所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据和所述目标水域面积数据，得到土壤需水量；

25、根据所述目标水域面积数据和所述生态水位数据，得到非消耗性需水量；

26、根据所述水面蒸发需水量、所述植被蒸腾需水量、所述土壤需水量和所述非消耗性需水量，得到生态需水量；其中，所述生态需水量为：

27、wl＝ww+wp+ws+wh；

28、式中，ww为水面蒸发需水量，wp为植被蒸腾需水量，ws为土壤需水量，wh为非消耗性需水量。

29、在一个可能的设计中，所述水面基础信息包括水面蒸发量；对应地，所述水面蒸发需水量为：

30、ww＝a’e·10-3；

31、式中，a’为所述目标水域面积数据；e为水面蒸发量；

32、所述植被基础信息包括植被面积和植被蒸腾量；对应地，所述植被蒸腾需水量为：

33、wp＝a”ep·10-3；

34、式中，a”为植被面积；ep为植被蒸腾量；

35、所述土壤基础信息包括土壤饱和持水量百分比和土壤容重，对应地，所述土壤需水量为：

36、ws＝αγhsas；

37、式中，α为所述土壤饱和持水量百分比；γ为所述土壤容重；hs为所述生态水位数据与当前水位数据之差；as为所述目标水域面积数据与当前水域面积数据之差；

38、所述非消耗性需水量为：

39、wh＝ah·hh；

40、式中，ah为所述目标水域面积数据；hh为所述生态水位数据。

41、在一个可能的设计中，所述待补水量为：

42、δw＝wh-w现；

43、式中，wh为所述生态需水量中的非消耗性需水量；w现为所述当前水量。

44、在一个可能的设计中，所述补水水源信息包括天然降雨补给水源信息、蓄水水源信息和/或调水水源信息。

45、第二方面，本发明提供了一种湿地生态用水调控系统，用于实现如上述任一项所述的湿地生态用水调控方法；所述湿地生态用水调控系统包括：

46、数据拟合模块，用于获取指定湿地在指定监测期间的遥感影像数据序列和历史水位数据序列，并根据所述遥感影像数据序列和所述历史水位数据序列得到指定湿地的水位-面积-容积关系式；

47、生态需水量计算模块，与所述数据拟合模块通信连接，用于获取所述指定湿地的生态需水量指标信息，并根据指定水质需求等级和所述生态需水量指标信息得到所述指定湿地的生态水位数据；

48、所述生态需水量计算模块，还用于根据所述生态水位数据和所述水位-面积-容积关系式，得到所述指定湿地达到所述生态水位数据时的目标水域面积数据；

49、所述生态需水量计算模块，还用于获取所述指定湿地在指定时刻的水面基础信息、植被基础信息、土壤基础信息、当前水域面积数据和当前生态水位数据，并根据所述水面基础信息、所述植被基础信息、所述土壤基础信息、所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据、所述目标水域面积数据和所述生态水位数据，得到所述指定湿地的生态需水量；

50、补水调控模块，与所述生态需水量计算模块通信连接，用于根据所述当前水域面积数据、所述当前生态水位数据和所述水位-面积-容积关系式得到所述指定湿地在指定时刻的当前水量，并根据所述当前水量与所述生态需水量得到待补水量；

51、所述补水调控模块，还用于在所述待补水量大于0时，获取与所述指定湿地对应的补水水源信息，并根据所述补水水源信息对所述指定湿地进行补水调控处理。

52、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

53、存储器，用于存储计算机程序指令；以及，

54、处理器，用于执行所述计算机程序指令从而完成如上述任一项所述的湿地生态用水调控方法的操作。

55、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的计算机程序指令，所述计算机程序指令被配置为运行时执行如上述任一项所述的湿地生态用水调控方法的操作。