[发明专利]一种基于神经网络的城市感潮河段生态需水量预测方法

说明书

本发明提出一种基于神经网络的城市感潮河段生态需水量预测方法，属于生态水文领域。该方法首先统计近若干年城市感潮河段入海口的每月海水盐度和入海水量，得到该河段每月盐平衡需水量，建立城市感潮河段每月盐平衡需水量预测网络；然后分别获取该河段每月的平均降雨量，平均海表温度，污水排放总量和生态需水量，建立城市感潮河段每月生态需水量预测网络；分别获取未来某年每月该河段污水排放总量预测值，每月入海水量预测值和每月平均降雨量预测值，输入生态需水量预测网络，输出不同条件下城市感潮河段的生态需水量预测结果。本发明综合考虑城市感潮河段的特殊性质，符合实际情况，预测河段生态需水量在未来的变化情况，为决策部门提供参考。

技术领域

本发明属于生态水文领域，具体涉及一种基于神经网络的城市感潮河段生态需水量预测方法。

背景技术

随着经济的迅猛发展，人们对水资源的需求量越来越大，使得水量不断减少，水质不断恶化，生态系统遭到破坏，从而影响了人们的生活质量，阻碍了经济的持续发展，区域生态安全受到威胁。生态环境需水问题研究对于改善区域生态系统状况，促进地区人与自然和谐相处有重要的意义。

但是，目前关于生态环境需水量的研究还处于初级阶段，确定生态环境需水量的方法还很不成熟，计算得到的生态环境需水量存在比较大的偏差，这就给在水资源配置过程中合理的分配生态环境需水量，造成了不小的困难，因此有必要对生态环境的需水规律、计算方法进行研究，为治理生态环境恶化提供必要条件。

河流常被人们称为地球的动脉，是地球陆地表面因流水作用而形成的典型地貌类型。河流可以汇集和接纳地表径流，连通内陆和大海，是自然界能量流动和物质循环的一个重要途径。近几年在河流整治过程中，发现河流生态环境恶化严重，因而对河流生态环境状况的改善深感忧虑。

随着城市人口的集中和工农业的高度发展，人们利用城市河流的频率越来越高，生态需求量越来越大；另一方面由于人们自然改造能力的增强，在自然资源的开发利用的过程中，产生了三废：废水、废气、废渣，通过不同的渠道进入河流，严重损坏了城市河流生态系统。受到对河流追求最大功利性原理的驱动，人们只看到河流的经济功能，而忽视河流生态环境功能：其结果是使得河流水量日益减少，污染严重，环境质量日益下降。

以往生态环境需水研究的河流基本是有上游和沿途汇集的天然来水来满足需水要求；而城市河流由于人工控制设施多，天然来流少，国内对城市河流的生态环境需水研究还比较少，特别是针对城市感潮河段(感潮河段指的是河口至潮区界的河段)生态环境需水的研究更是处于起步阶段，对城市感潮河段生态环境需水特点、需水变化的影响因素的研究还没有。

城市感潮河段生态环境需水主要受两类因素的影响：一类是河道生态系统本身的结构特征，如植被类型、空间结构等，如感潮河流受潮汐作用影响等；另一类是影响河道生态系统的外界环境因子，如气候、降水、蒸发、以及城市河道沿岸排污口均会对河道的生态环境需水产生影响。在上述两类影响因素中以外界排入河道的污水和感潮河段生态系统本身空间结构对河道生态环境需水影响最大。

目前的城市感潮河段生态需水分析方法具有很大的局限性。不论是使用水文学法(又称为标准设定法，其计算依据是各类水文要素对流量的设定范围，比较具有代表性的方法包括设定平均流量的百分比或自然流量的保证率等)还是水力定额法(如果将河流平均深度、平均流速和湿周长度等作为反映生物栖息地质量的水力学指标,且在浅滩栖息地能够使这些指标保持在相当满意的水平上,那么也足以维护生物体和水生生境健康)进行生态需水量的计算，都没有考虑到城市感潮河段的自身特性：首先，上述方法没有将城市污水纳入影响河段生态需水的范畴中；其次，上述方法没有考虑到潮汐的顶托作用对感潮河段生态需水的影响，故所计算出的生态需水量并不能反映实际情况。此外，目前也并没有相关的预测模型用来预测城市感潮河段的生态需水。