[發明專利]一種基于神經網絡的城市感潮河段生態需水量預測方法

在審

• 申請號: 201710568577.6
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107451682A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 張夢婕;闞光遠;胡鵬;朱永楠;呂燁;劉盈斐;譚亞男;侯佳明;劉思妤;嚴聆嘉;楊明祥;劉丹;李昂
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種基于神經網絡的城市感潮河段生態需水量預測方法，屬于生態水文領域。該方法首先統計近若干年城市感潮河段入海口的每月海水鹽度和入海水量，得到該河段每月鹽平衡需水量，建立城市感潮河段每月鹽平衡需水量預測網絡；然后分別獲取該河段每月的平均降雨量，平均海表溫度，污水排放總量和生態需水量，建立城市感潮河段每月生態需水量預測網絡；分別獲取未來某年每月該河段污水排放總量預測值，每月入海水量預測值和每月平均降雨量預測值，輸入生態需水量預測網絡，輸出不同條件下城市感潮河段的生態需水量預測結果。本發明綜合考慮城市感潮河段的特殊性質，符合實際情況，預測河段生態需水量在未來的變化情況，為決策部門提供參考。

技術領域

本發明屬于生態水文領域，具體涉及一種基于神經網絡的城市感潮河段生態需水量預測方法。

背景技術

隨著經濟的迅猛發展，人們對水資源的需求量越來越大，使得水量不斷減少，水質不斷惡化，生態系統遭到破壞，從而影響了人們的生活質量，阻礙了經濟的持續發展，區域生態安全受到威脅。生態環境需水問題研究對于改善區域生態系統狀況，促進地區人與自然和諧相處有重要的意義。

但是，目前關于生態環境需水量的研究還處于初級階段，確定生態環境需水量的方法還很不成熟，計算得到的生態環境需水量存在比較大的偏差，這就給在水資源配置過程中合理的分配生態環境需水量，造成了不小的困難，因此有必要對生態環境的需水規律、計算方法進行研究，為治理生態環境惡化提供必要條件。

河流常被人們稱為地球的動脈，是地球陸地表面因流水作用而形成的典型地貌類型。河流可以匯集和接納地表徑流，連通內陸和大海，是自然界能量流動和物質循環的一個重要途徑。近幾年在河流整治過程中，發現河流生態環境惡化嚴重，因而對河流生態環境狀況的改善深感憂慮。

隨著城市人口的集中和工農業的高度發展，人們利用城市河流的頻率越來越高，生態需求量越來越大；另一方面由于人們自然改造能力的增強，在自然資源的開發利用的過程中，產生了三廢：廢水、廢氣、廢渣，通過不同的渠道進入河流，嚴重損壞了城市河流生態系統。受到對河流追求最大功利性原理的驅動，人們只看到河流的經濟功能，而忽視河流生態環境功能：其結果是使得河流水量日益減少，污染嚴重，環境質量日益下降。

以往生態環境需水研究的河流基本是有上游和沿途匯集的天然來水來滿足需水要求；而城市河流由于人工控制設施多，天然來流少，國內對城市河流的生態環境需水研究還比較少，特別是針對城市感潮河段(感潮河段指的是河口至潮區界的河段)生態環境需水的研究更是處于起步階段，對城市感潮河段生態環境需水特點、需水變化的影響因素的研究還沒有。

城市感潮河段生態環境需水主要受兩類因素的影響：一類是河道生態系統本身的結構特征，如植被類型、空間結構等，如感潮河流受潮汐作用影響等；另一類是影響河道生態系統的外界環境因子，如氣候、降水、蒸發、以及城市河道沿岸排污口均會對河道的生態環境需水產生影響。在上述兩類影響因素中以外界排入河道的污水和感潮河段生態系統本身空間結構對河道生態環境需水影響最大。

目前的城市感潮河段生態需水分析方法具有很大的局限性。不論是使用水文學法(又稱為標準設定法，其計算依據是各類水文要素對流量的設定范圍，比較具有代表性的方法包括設定平均流量的百分比或自然流量的保證率等)還是水力定額法(如果將河流平均深度、平均流速和濕周長度等作為反映生物棲息地質量的水力學指標,且在淺灘棲息地能夠使這些指標保持在相當滿意的水平上,那么也足以維護生物體和水生生境健康)進行生態需水量的計算，都沒有考慮到城市感潮河段的自身特性：首先，上述方法沒有將城市污水納入影響河段生態需水的范疇中；其次，上述方法沒有考慮到潮汐的頂托作用對感潮河段生態需水的影響，故所計算出的生態需水量并不能反映實際情況。此外，目前也并沒有相關的預測模型用來預測城市感潮河段的生態需水。