[发明专利]一种河湖过渡区水文边界界定方法

说明书

本发明公开了一种河湖过渡区水文边界界定方法，步骤1，获取研究区河流及湖泊的监测数据；步骤2，利用获取的监测数据，模拟出河湖过渡区流速分布；步骤3，根据河湖过渡区河流段流速分布模拟结果，建立丰、枯水期河流流速与沿程距离对应关系，拟合出丰水期流速与沿程距离的函数关系方程；步骤4，对步骤3中建立的函数方程进行二阶求导运算，找出函数拐点；步骤5，将拐点坐标对照步骤3中建立的丰、枯水期河流流速与沿程距离对应关系进行验证，识别出发生流速突变的拐点，将其确定为河湖过渡区上边界；步骤6，根据河湖过渡区流速模拟结果，计算最外侧流速线间的流速梯度；步骤7，根据步骤6中计算的流速梯度结果，确定河湖过渡区下边界。

技术领域

本发明涉及区域边界测定领域，具体而言，涉及一种河湖过渡区水文边界界定方法。

背景技术

河湖过渡区是河流和湖泊的连接通道，物质循环、能量流动和信息交换的关键环节；在人类干扰日益增强的背景下，河湖过渡区对河流、湖泊乃至湿地生态系统的健康可持续发展至关重要。由于河湖过渡区受到河流、湖泊的流量、流速、水位等水文条件以及风速、风向、降水量等气象条件多方面因素的影响，其水文边界具有显著的动态性和复杂性，科学地界定其水文边界一直是研究的难点，对开展其水量、水质、水资源利用等多方面研究意义重大，也是保护河湖过渡区水生态环境的迫切需求。

现有技术中，对河湖过渡区水文边界界定技术和方法有两种：经验值法和特有物种活动范围法；其中，经验值法是指根据观测河流汇入湖泊水流动态范围结合经验判断，给出固定数值作为河湖过渡区水文边界，特有物种活动范围法是指根据河湖过渡区所特有的物种，如芦苇、特有鱼类等，将其最大活动范围界定为水文边界。

现有技术中至少存在以下问题：

经验值法具有较大的主观性，缺乏客观依据，不同研究人员界定的水文边界存在较大的偏差；同时，针对特有物种活动范围法，特有物种的活动范围受到其周围环境和人类活动等多种因素的干扰，以鱼类为例，其活动范围受到水质、饵料、人类捕获、天敌等多种因素的影响，不能准确地界定河湖过渡区的水文边界；因此，经验值法和特有物种活动范围法都具有误差大、精确性低的缺点，而且同一个河湖过渡区用两种方法界定的水文边界差别大，可信度低，无法准确的界定出河湖过渡区水文边界。

针对现有技术中经验值法和特有物种活动范围法都具有误差大、精确性低的缺点，而且同一个河湖过渡区用两种方法界定的水文边界差别大，可信度低，无法准确的界定出河湖过渡区水文边界的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种河湖过渡区水文边界界定方法。

所述河湖过渡区水文边界界定方法包括以下步骤：

步骤1，获取研究区河流及湖泊的监测数据，监测数据包括水文数据、河流断面数据、湖底高程数据、气象数据；

步骤2，利用获取的监测数据，建立河湖过渡区一、二维水动力耦合模型，模拟出河湖过渡区流速分布；

步骤3，根据河湖过渡区河流段流速分布模拟结果，建立丰、枯水期河流流速与沿程距离对应关系，拟合出丰水期流速与沿程距离的函数关系方程；

步骤4，对步骤3中建立的丰水期流速与沿程距离的函数关系方程进行二阶求导运算，f″_(x)，令f″_(x)＝0，对函数方程进行求解，找出函数拐点；

步骤5，将拐点坐标对照步骤3中建立的丰、枯水期河流流速与沿程距离对应关系进行验证，识别出发生流速突变的拐点，将流速突变拐点的位置确定为河湖过渡区上边界；

步骤6，根据河湖过渡区流速模拟结果，提取流速线，明确流速分布状况，计算最外侧流速线间的流速梯度；