本发明专利技术公开了一种高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，包括如下步骤：确定评估区域和评估时期，获取研究数据，生成水文时间序列数据和水电拓扑，筛选出敏感生物，构建水文生态响应关系；构建趋势检验法，对评估时期的水文时间序列数据进行处理，获得突变点数据，根据突变点将评估时期分为至少两个评估区间；针对每个评估区间，根据水文生态响应关系，逐一计算水电拓扑中的生物生境质量并累加，获得评估时期的总的生物生境质量，形成生物生境质量评估模型。本发明专利技术针对高寒区水电梯级开发提供了一种新的生物生境影响评估方法，能够准确地对高寒区的水电群开发造成的生态影响进行评估。行评估。行评估。
【技术实现步骤摘要】
高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法及系统
[0001]本专利技术涉及生物生境影响评估方法，尤其是高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法。
技术介绍
[0002]高寒区水电梯级开发是一种利用沿着河流或河段的上游到下游阶梯形式修建一系列水电站的方式，以充分利用水能资源。该开发方式在高海拔、低温、缺氧和生态脆弱的地区具有重要的经济、社会和生态价值，既可以满足西部地区和东部地区的电力需求，又可以促进当地经济发展和民生改善，同时还可以减少温室气体排放并保护生物多样性。然而，高寒区水电梯级开发也面临着工程建设难度大、气候变化影响大、生态系统敏感性高和水文变化复杂等技术挑战和环境风险。
[0003]为了保障高寒区水电梯级开发的安全、可靠和可持续，需要在规划、设计、建设、运行和管理各个阶段充分考虑高寒区特殊条件和影响因素，并采用先进技术手段和科学方法实现水能资源与生态环境的协调发展。其中，涵盖敏感水文
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生物
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生境要素的高寒区大底坡河流生物与生境质量评估技术是实现该目标的重要
技术实现思路
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[0004]但是现有技术对与高寒区的研究比较少，缺乏相关的技术支撑。因此需要研究和创新。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：提供一种高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，以解决现有技术存在的上述问题。根据本申请的另一方面，提供一种实现上述方法的系统。
[0006]技术方案：高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，包括如下步骤：步骤S1、确定评估区域和评估时期，获取研究数据，生成水文时间序列数据和水电拓扑，筛选出敏感生物，构建水文生态响应关系；步骤S2、构建趋势检验法，对评估时期的水文时间序列数据进行处理，获得突变点数据，根据突变点将评估时期分为至少两个评估区间；步骤S3、针对每个评估区间，根据水文生态响应关系，逐一计算水电拓扑中的生物生境质量并累加，获得评估时期的总的生物生境质量，形成生物生境质量评估模型；步骤S4、构建示范区，采用生物生境质量评估模型评价示范区的水文生态环境，验证和优化生物生境质量评估模型，并构建示范区的水电开发和水力调度建议集合。
[0007]根据本申请的一个方面，所述步骤S1进一步为：步骤S11、读取研究数据并构建至少包括高程信息的水电拓扑；步骤S12、读取研究数据，获取生物种群信息，并从生物种群中筛选至少N种敏感生物，其中N为大于1的自然数；步骤S13、构建CNN模型，以水文时间序列数据和敏感生物作为训练数据，学习水文生态响应关系。
[0008]根据本申请的一个方面，所述步骤S11进一步为：步骤S11a、读取研究数据，构建评估区域的三维GIS模型，抽取水电拓扑，生成基础水电拓扑并概化，形成基础水电拓扑矩阵；步骤S11b、构建与所述基础水电拓扑矩阵同型的水文修正矩阵；步骤S11c、采用研究数据对基础拓扑矩阵和水文修正矩阵的参数进行优化。
[0009]根据本申请的一个方面，所述步骤S12进一步为：步骤S12a、将评估时期按照水文气象的周期性划分为M个评估时段，M为大于1的自然数；步骤S12b、针对每一评估时段，采集研究区域中典型区域的生物种群作为监测对象，确定监测点位和监测频次，获取生物种群中每一生物的数量、种类和生物类，形成生物活动数据集；步骤S12c、对生物活动数据集进行分析，针对各个典型区域的每一评估时段，筛选敏感生物，为敏感生物赋予指标和权重，获得敏感生物评分集合，基于敏感生物评分集合构建生物生境质量评估模型。
[0010]根据本申请的一个方面，所述步骤S2进一步包括：步骤S21、构建趋势分析方法集合，所述趋势分析方法至少包括MK检验法、Spearman秩次相关法和线性回归法；步骤S22、读取水文时间序列数据，并采用每个趋势分析方法进行处理，确定趋势的方向和大小，获得突变点数据并合并突变点；步骤S23、基于突变点将评估时期分为至少两个评估区间；针对每个评估区间，获取评估时段与评估区间的归属关系，将各个评估时段划分至临近的评估区间；步骤S24、针对每个评估区间，优化生物生境质量评估模型参数。
[0011]根据本申请的一个方面，所述步骤S3进一步包括：步骤S31、获取典型区域，建立生物生境动态范围，针对每个评估区间的每一评估时段，采集水文数据，并基于水文数据构建生物生境动态范围的校正系数；步骤S32、针对每一评估区间，调用优化过参数的生物生境质量评估模型，针对每一评估时段的典型区域，通过生物生境动态范围和校正系数，计算水文参数，并根据水文生态响应关系，并结合敏感生物监测数据，计算生物生境质量；步骤S33、累加各个评估区间的生物生境质量，得到评估区域的总的生物生境质量；步骤S34、验证和优化每一评估区间对应的生物生境质量评估模型，形成总体的生物生境质量评估模型。
[0012]根据本申请的一个方面，所述步骤S31进一步为：步骤S31a、获取典型区域，根据水电拓扑和实地考察筛选出重点区域，划定重点区域的上下游边界；步骤S31b、获取生物活动数据集，根据生物活动范围，将同一敏感生物活动的相邻的重点区域连通；步骤S31c、获取水电站建设前后重点区域的水位变化数据，根据每个敏感生物的活动深度，划定重点区域的深度方向边界；
步骤S32d、收集重点区域各个采集点的水文数据，构建重点区域的基于水文数据构建生物生境动态范围的校正系数。
[0013]根据本申请的一个方面，所述步骤S32中，在计算水文参数时还包括：步骤S32a、根据水电调控数据，根据水电拓扑将评估时段划分为调控期和稳定期；步骤S32b、至少读取水文数据下泄水流速度、持续时间和水位变化数据，划定调控期的重点区域范围和调控期的校正系数，对调控期的重点区域的生物生境质量进行评估；步骤S33c、绘制每一评估时段的重点区域边界和校正系数变化趋势图。
[0014]根据本申请的一个方面，所述步骤S4包括：步骤S41、选择典型区域作为示范区，基于构建的生物生境质量评估模型和传统生物生境评估方法对示范区的水文生态环境进行评估；步骤S42、采用专家评分法对生物生境质量评估模型进行评分，并对生物生境质量评估模型进行优化；步骤S43、在采用水利调度策略后，采用优化后的生物生境质量评估模型对水利调度策略进行评价。
[0015]根据本申请的另一个方面，高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估系统，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现任一项技术方案所述的高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法。
[0016]有益效果：本专利技术针对水文生态响应关系和河流水电梯级开发的生物生境响应机制，提出了高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法。该方法能够根据水文生态响应关系，逐一计算水电拓扑中的生物生境质量，并累加得到评估时期的总的生物生境质量，从而反映水电梯级开发对河流生态系统的影响。通过构建适合高寒区河流的水文生态响应关系，从而提高评估方法的适用性和准确性。能够为高寒区水电梯级本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、确定评估区域和评估时期，获取研究数据，生成水文时间序列数据和水电拓扑，筛选出敏感生物，构建水文生态响应关系；步骤S2、构建趋势检验法，对评估时期的水文时间序列数据进行处理，获得突变点数据，根据突变点将评估时期分为至少两个评估区间；步骤S3、针对每个评估区间，根据水文生态响应关系，逐一计算水电拓扑中的生物生境质量并累加，获得评估时期的总的生物生境质量，形成生物生境质量评估模型；步骤S4、构建示范区，采用生物生境质量评估模型评价示范区的水文生态环境，验证和优化生物生境质量评估模型，并构建示范区的水电开发和水力调度建议集合。2.如权利要求1所述的高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，其特征在于，所述步骤S1进一步为：步骤S11、读取研究数据并构建至少包括高程信息的水电拓扑；步骤S12、读取研究数据，获取生物种群信息，并从生物种群中筛选至少N种敏感生物，其中N为大于1的自然数；步骤S13、构建CNN模型，以水文时间序列数据和敏感生物作为训练数据，学习水文生态响应关系。3.如权利要求2所述的高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，其特征在于，所述步骤S11进一步为：步骤S11a、读取研究数据，构建评估区域的三维GIS模型，抽取水电拓扑，生成基础水电拓扑并概化，形成基础水电拓扑矩阵；步骤S11b、构建与所述基础水电拓扑矩阵同型的水文修正矩阵；步骤S11c、采用研究数据对基础拓扑矩阵和水文修正矩阵的参数进行优化。4.如权利要求3所述的高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，其特征在于，所述步骤S12进一步为：步骤S12a、将评估时期按照水文气象的周期性划分为M个评估时段，M为大于1的自然数；步骤S12b、针对每一评估时段，采集研究区域中典型区域的生物种群作为监测对象，确定监测点位和监测频次，获取生物种群中每一生物的数量、种类和生物类，形成生物活动数据集；步骤S12c、对生物活动数据集进行分析，针对各个典型区域的每一评估时段，筛选敏感生物，为敏感生物赋予指标和权重，获得敏感生物评分集合，基于敏感生物评分集合构建生物生境质量评估模型。5.如权利要求4所述的高寒区水电梯级开发的生物生境影响评估方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：步骤S21、构建趋势分析方法集合，所述趋势分析方法至少包括MK检验法、Spearman秩次相关法和线性回归法；步骤S22、读取水文时间序列数据，并采用每个趋势分析方法进行处理，确定趋势的方向和大小，获得突变点数据并合并突变点；步骤S23、基于突变点将评估时期分为至少两个评估区间；针对每个评估区间，获取评
估时段与评估区间的归属关系，将各个评估时段划分至临近...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴时强，戴江玉，吴修锋，高昂，于小迪，鲍军，查伟，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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