[发明专利]湿地水文结构连通指数计算方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种湿地水文结构连通指数计算方法及装置。该方法包括将研究区域划分成多个栅格；计算每个所述栅格的土壤质量含水率、相对高程和田间持水率；基于每个所述栅格的土壤质量含水率和田间持水率来确定多个所述栅格中的连通栅格；确定每个所述连通栅格的有效水文结构连通边并计算所述有效水文结构连通边的连通值；以及基于每个所述有效水文结构连通边的连通值来确定所述研究区域的所述水文结构连通指数。该方法通过对计算研究区域的水文结构连通指数来量化水文结构连通情况，从而为湿地的科学管理提供可靠依据。该方法具有现实可操作性、可行性和适宜性，具有广泛的实用性，计算方法简易、快速且可信度高。

技术领域

本发明涉及滨海湿地保护与管理技术领域，尤其涉及一种湿地水文结构连通指数计算方法及装置。

背景技术

水文连通最早是针对河流系统或流域径流过程提出的，因此其结构连通的参数化方法多基于纵向上的河道或潮沟形态，结合景观生态学和图论理论发展形成，并未考虑地理上相对孤立的湿地斑块，从而忽略了横向和垂向的水文结构连通。在滨海湿地，盐地碱蓬湿地、芦苇湿地以及潮上带等部分区域在地理上与潮沟隔离，但仍然存在横向和垂向水文连通，通过水分储存、物质交换、蒸散发等影响生态水文过程。因此，水文连通是影响滨海湿地生态水文过程的主要因素之一。

另外，在进一步耦合水文连通和生态过程的关系时，由于方法适用尺度的限制，其仅能用于较大尺度生水文连通和生境景观格局的关系分析，或给出生物与水文连通的定性关系，因此难以阐明生态-水文的互馈机制。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种湿地水文结构连通指数计算方法及装置，用以解决现有技术中缺乏针对滨海湿地的水文结构连通指数计算方法的缺陷，以基于土壤水分及地形的时空分布计算水文结构连通指数，为滨海湿地的科学管理提供可靠依据。

具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种湿地水文结构连通指数计算方法，包括将研究区域划分成多个栅格；计算每个所述栅格的土壤质量含水率、相对高程和田间持水率；基于每个所述栅格的土壤质量含水率和田间持水率来确定多个所述栅格中的连通栅格；确定每个所述连通栅格的有效水文结构连通边并计算所述有效水文结构连通边的连通值；以及基于每个所述有效水文结构连通边的连通值来确定所述研究区域的所述水文结构连通指数。

进一步地，所述基于每个所述栅格的土壤质量含水率和田间持水率来确定多个所述栅格中的连通栅格，包括：基于所述栅格的土壤质量含水率和所述栅格的田间持水率来计算所述栅格的水文连通值；判断所述栅格的水文连通值是否大于阈值；以及当所述栅格的水文连通值大于所述阈值时，确定所述栅格为所述连通栅格。

进一步地，所述确定每个所述连通栅格的有效水文结构连通边，包括：判断所述连通栅格八邻域内的八个相邻栅格中是否存在有效栅格；当不存在所述有效栅格时，确定不存在所述有效水文结构连通边；以及当存在所述有效栅格时，确定所述有效水文结构连通边为从所述连通栅格指向所述有效栅格。

进一步地，所述连通栅格八邻域内存在的所述有效栅格满足以下条件：所述有效栅格为连通栅格；并且所述有效栅格的水文连通值和相对高程小于所述连通栅格的水文连通值和相对高程。

进一步地，所述计算所述有效水文结构连通边的连通值，包括：将所述连通栅格的所述水文连通值和所述有效栅格的所述水文连通值的差值除以所述连通栅格和所述有效栅格之间的欧式距离，来计算所述有效水文结构连通边的连通值。

进一步地，所述连通栅格和所述有效栅格之间的欧式距离的计算公式如下：