[发明专利]一种沉水植物恢复判别模型及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉水植物恢复判别模型及其应用，属于水体生态修复、水环境数值模拟及水体景观改造领域。

背景技术

水生植被的恢复重建是河流生态系统恢复的一个重要方面，恢复后的植物群落可以进一步改善河流生态环境质量，维持河流水生系统的稳定性与多样性。沉水植物作为水体生态系统中的初级生产者，具有增加空间生态位、改善水下光照和溶解氧条件，为食物链提供食物、场所等重要生态功能，是水体生物多样性赖以维持的基础。目前关于沉水植物恢复重建已有一些研究，然而在野外实践中，沉水植物却经常难以大面积成活或形成稳定的种群或群落，其中重要原因之一是人们偏重于沉水植物的生理生态学研究，而忽视了生境条件对其生长的重要影响。同时，在针对某一特定水体开展沉水植物恢复重建时，综合考虑该水体生境特征，进行沉水植物的恢复判别研究非常缺乏。野外条件下的生境条件复杂多变，且沉水植物生长又受到多项因子共同作用，在恢复重建初期，进行必要的数值判别，可初步筛选沉水植物恢复的适宜区域，从而提高野外恢复的成功率。

发明内容

一种沉水植物恢复判别模型，其特征在于模型主要由多因子耦合数值仿真模块、数据分析与处理模块和结果输出模块三部分组成；多因子耦合数值仿真模块主要用于对不同时期、不同水量交换条件下，河流水流、悬浮物、营养盐、透明度、水下光强、温度的动态变化过程进行模拟预测，定量掌握上述因子的变化规律，底质数据根据一定密度的实测样本结果，进行分段线性插值而得；数据分析与处理模块主要是对各项生境因子数值计算结果进行系统处理，根据不同计算时段各因子计算值，对不同状态过程沉水植物限制函数及耐性因子综合影响函数进行求解；考虑到耐性因子影响特征的多维性，采用基于实码加速遗传算法的投影寻踪模型进行统计分析；结果输出模块主要根据判别条件，基于不同计算时段的限制函数与耐性影响因子综合影响函数计算结果，对各计算单元格能否实现沉水植物恢复进行综合判别并输出。

一种沉水植物恢复判别模型的应用，其特征在构建河流沉水植物恢复判别理论条件，确定水下光强为恢复重建的主导限制因子，泥沙、水流、营养盐、底质、温度为耐性因子，不同生长阶段沉水植物对环境耐受性动态变化，但特定时期各耐受性因子对沉水植物综合影响度应在其耐性限度内，任何超过耐性限度的状况则不能恢复；定量表征沉水植物恢复判别的理论条件，构建沉水植物恢复判别函数如下：

式中，M为野外条件下，沉水植物恢复判别函数；I为野外内江水下光照强度；K₁，K₂，…K₅分别表示野外河流悬浮物浓度，水流扰动强度，水体营养盐浓度，底质污染程度以及温度；F为由水下光强引起沉水植物生长限制函数：

式中，I₀为满足沉水植物不同生长阶段正常光合作用的光照强度，即光补偿点；G为考虑营养盐，悬浮物，水流扰动强度等各项耐性因子的综合影响函数：

式中，P（K₁，K₂，…K₅）为野外条件下，各项耐性因子对苦草生长的综合影响度，P_min 与P_max分别为野外条件下苦草对各项耐性因子的下限与上限耐受值，P_min与P_max间的取值范围，即为苦草对环境因子的耐性限度；提出基于投影寻踪原理的沉水植物恢复判别模型。

附图说明

附图1为内江沉水植物(苦草)恢复判别理论条件示意图。

附图2为沉水植物恢复判别模型基本框架图。

附图3为丰水年典型期内江沉水植物恢复判别函数计算结果。

附图4为平水年典型期内江沉水植物恢复判别函数计算结果。

附图5为枯水年典型期内江沉水植物恢复判别函数计算结果。

附图6为不同典型年内江生境改善后苦草恢复区域分布图

具体实施方式