【技术实现步骤摘要】
水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法及装置
[0001]本专利技术属于微震监测
，具体涉及一种水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法及装置。
技术介绍
[0002]水生植被对于河流的健康和河道生态修复至关重要，植被的存在会影响河流的水动力条件和泥沙输移条件，从而影响河流的平面形态和生态功能。近年来由于水体污染加剧、河道疏浚以及资源的不合理开发利用，部分天然河道内水生植被退化显著，因此研究水生植被在河道中的演替规律对于恢复水生植被，营造良好的水生生态系统具有极其重要的意义。目前人工栽培是恢复河流湖泊中的水生植物的有效方式，必要的数学模型则是确定人工栽培方案可行性的重要工具，通过数值模拟与分析，可以使水生植被恢复方案更为合理，亦可用于确定某一水域水生植被恢复的主要影响因子以及进行植被恢复的最终效果预测。
[0003]目前，大部分研究使用速度阈值判断适合水生植被生长的区域，即对速度小于给定阈值区域，认为营养物质能够在该处聚集，因而适宜植被生长；对速度大于给定阈值区域，认为该处基质由于较高流速而易于流失，植被无法...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤I：收集研究区域的水文、地形数据作为模型输入数据；步骤II：以二维浅水方程组为控制方程，采用有限体积法求解控制方程，利用等效曼宁系数法概化植被阻力特征，同时以实测的速度阈值和植被区域内的基质沉积范围作为判断植被潜在生长区域，实现河道内水生植被消长的动态模拟；步骤III：以该河道适宜植被生长的速度阈值作为判断条件，将水动力模型计算结果与速度阈值比较确定植被发展的潜在区域；步骤IV：采用植被覆盖区域内基质沉积模式的定量描述结果，确定植被演替过程中植被密度增大的影响范围；以速度阈值和主要沉积区域这两个植被生境因子共同确定植被的分布情况，并视为一个计算周期，反复迭代计算直至植被面积趋于稳定，得到最终的植被恢复结果。2.根据权利要求1所述的水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法，其特征在于：其中，在步骤II中，采用等效曼宁系数概化植被区内床面切应力、植被拖曳力以及植被区与无植被区交界处形成的二次流对水流的叠加影响：式中，n
v
为植被等效曼宁系数；k为二次流附加阻力系数；h
v
为植被高度；g为重力加速度；h为水深；c为植被密度；C
d
为拖曳力系数；n
b
为河床曼宁系数；d为单个植株的直径；α
v
为形状系数。3.根据权利要求1所述的水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法，其特征在于：其中，在步骤II中，二维浅水方程组为：S＝S
b
+S
f
ꢀꢀꢀꢀ
(3)矩形单元中离散后的控制方程：式中，U为守恒量；t表示时间；x、y为笛卡尔坐标系；u、v分别为x、y方向的水流流速；F、G分别表示x、y方向的数值通量；S表示源项，其中S
b
、S
f
分别表示地形源项、摩阻源项；S
x
、S
y
分别表示各类源项在x、y方向的分量；h为水深；g为重力加速度；采用正方形形网格划分研究区域，i、j分别表示网格单元编号、边界在某一网格单元中的编号；Δt为时间步长；F
E
、F
W
、G
N
、G
S
分别是东、西、北和南界面的通量矢量。4.根据权利要求1所述的水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法，其特征在于：其中，在步骤I中，根据研究区域的水文、地形数据，以二维浅水方程组与Godunov型有
限体积法为框架建立二维浅水水动力模型，采用正方形网格剖分计算区域，给定计算区域基本参数、初始计算条件并给定相应的进出口水文、地形边界条件，输入由初始植被分布情况求得的糙率文件进行计算，得到本计算周期的速度场、水深数据。5.根据权利要求1所述的水动力与基质相耦合的植被消长模型构建方法，其特征在于：其中，在步骤III中，由实验或者野外调研情况确定适宜该河段植被的速度阈值，与模型计算得到的速度场进行比较，速度低于速度阈值的区域将会有新的植被生长，即此处的糙率调整为植被等效糙率值；而速度高于速度...
【专利技术属性】
技术研发人员：槐文信，党晓凤，朱政涛，杨中华，柳梦阳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。