基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法技术

一种基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，包括以下步骤：S1.根据单一植被的生长物候期特点及生物量数据，确定植物的生长率、死亡率及分解率年变化趋势，构建植物生长模型；S2.根据潮汐的水位高度、周期及大小潮的时间资料，得到区域内潮汐变化方程，构建潮汐模型；S3.根据区域不同地带多年面积数据，并根据沉积与侵蚀作用构建动力学模型体系，构建沉积模型；S4.根据潮汐对潮间带的影响作用、单一一年生植被生长对潮间带的作用，将潮汐模型、植物生长模型与沉积模型耦合，组成完成的潮间带面积变化模型，进行潮间带不同面积模拟及预测。

A method to predict the future development trend of intertidal area based on the model of intertidal area change

【技术实现步骤摘要】
基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法
本专利技术是一种基于STELLA系统动力学软件构建的模拟预测潮间带湿地面积变化的方法，特别是一种适用于模拟预测单一的一年生植被潮间带湿地面积。
技术介绍
潮间带湿地是指由于潮汐作用有时被水淹没，有时又露出水面，其上部经常出露水面下部经常被水淹没的地带。潮间带湿地作为一种介于水路生态系统之间的生态系统，拥有脆弱性、初级生产力、生物多样性高的特点，是全球生态系统中重要的一环，潮间带植被面积变化与其生态结构及功能密切相关，修复潮间带湿地面积及植被对恢复及生态系统结构及功能有着重要的作用，因此，为更加直观、动态的监测潮间带湿地面积与未来发展趋势，除了许多实际工作以外还需要构建一些模型来预测潮间带湿地在未来的发展趋势。近代关于滩涂湿地面积变化的研究方法主要是利用长时间序列的遥感影像数据进行解译，用来监测滩涂湿地面积的变化，然后这个方法只是对滩涂湿地面积的被动的监测，并未将滩涂湿地沉积侵蚀过程考虑进去，而且忽视了滩涂植被对湿地面积的影响。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，用于预测潮间带面积的变化趋势，本专利技术预测方法能够更加有效地预测潮间带湿地面积变化趋势，为潮间带保护和修复提供更加科学合理的参考数据和建议。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，包括以下步骤：S1.根据单一植被的植物生长物候期特点及生物量数据，确定植物的生长率、死亡率及分解率年变化趋势，并构建单一植被的植物生长模型；S2.根据潮汐的水位高度、周期及大小潮的时间资料，得到区域内潮汐变化方程，并构建潮汐模型；S3.根据区域不同地带多年面积数据，并根据沉积与侵蚀作用构建动力学模型体系，构建沉积模型；S4.根据潮汐对潮间带的影响作用、单一一年生植被生长对潮间带的作用，将潮汐模型、植物生长模型与沉积模型进行耦合，组成完成的潮间带面积变化模型；S5.进行潮间带不同面积模拟及预测。所述步骤S1具体通过实地考察，确认潮间带主要植被类型，采样确定所述单一植被生物量数据。3.根据权利要求1所述的基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括下载示范区域或研究区域遥感影像，通过辐射校正、裁剪，通过软件进行地物分类、以及进行面积统计，得到区域不同地带多年面积数据。所述潮汐模型中，通过周期、大潮最低和最高水位、小潮最低和最高水位，对最低潮水位线处潮汐水位进行动态水位变化的模拟，为沉积模型提供潮汐影响作用：潮汐携带沉积作用所需要的泥沙，周期性潮汐水流对滩涂冲刷侵蚀；所述植物生长模型描述单一一年生植被生长和分解，植物生长模型包括4个状态变量：地上部分生物量、地上部分枯落物、地下部分生物量和地下部分枯落物；其中，地上部分生物量进行光合作用进行营养物质积累，影响地下部分生物量累积；地上部分生物量和地下部分生物量根据单一一年生植被的植物物候期特点设置生长率和死亡率，并用生物量数据进行验证；地上部分枯落物和地下部分枯落物分解效率与示范区域或研究区域气温有关，根据当地多年月平均气温，进行拟合，得到气温曲线方程；地上部分生物量和地上部分枯落物质量影响潮间带泥沙沉积；所述沉积模型描述光滩区和植被区在潮汐和植被共同作用下，沉积和侵蚀状态下面积变化情况，沉积模型包括2个状态变量：光滩区面积和植被区面积；光滩区面积受潮汐变化影响，并接受植被区单一植被的植物死亡转化为光滩区的面积输入；植被区受到潮汐和植被对泥沙的截留作用影响，单一植被的植物发生死亡植被退化，植被区面积转换为光滩区；两个区域坡度不同，但可以互相转换，光滩区面积持续沉积，高度达到植物可生长的程度，开始有植物生长，光滩区开始转换为植被区，而植被区高度低于植物可生长的程度，植物开始死亡，植被开始退化，植被区开始转换为光滩区。所述潮汐模型的潮汐水位通过以下公式获得：H＝0.4·SIN(2·PI/0.5·t)+0.4，其中，H为最低潮位时水位线处潮汐水位(m)；PI为圆周率π；t为时间函数，单位为天；所述植物生长模型中单一植被的植物生长与分解模拟过程公式为：Balin＝RBal·(1-Bal/40000)，其中，Balin为单一植被的植物地上部分生物量生长量(g/m2)；RBal为植物地上部分生物量生长率(g/(m2·d))；Bal为植物地上未死亡部分生物量(g/m2)；Balout＝RBadBadout为植物地上部分死亡生物量水解量(g/m2)；RBad为植物地上部分生物量死亡率(g/(m2·d))；Bal(t)＝Bal(t-dt)+(Balin–Balout)·dtBal(t)为植物地上未死亡部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；Bad(t)＝Bad(t-dt)+(Balout–Badout)·dtBad(t)为植物地上部分已死亡未水解部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；Badout为植物地上部分死亡生物量水解量(g/m2)；Badout＝Radout·(Bad/22)Radout为植物地上部分死亡生物量水解率(g/(m2·d))；Radout＝EXP(-0.0003·Tep·t)EXP是以自然常数e为底的指数函数；Tep为示范区域或研究区域年际温度变化(℃)；Tep＝15·SIN(2·PI/12·(t/30-4))+12Bulin＝RBul·Bal·(1-Bul/6000)/100Bulin为植物地下部分生物量生长量(g/m2)；RBul为植物地下部分生物量生长率(g/(m2·d))；Bul为植物地下未死亡部分生物量(g/m2)；Bulout＝RBudBulout为植物地下部分死亡量(g/m2)；RBud为植物地下部分生物量死亡率(g/(m2·d))；Bul(t)＝Bul(t-dt)+(Bulin–Bulout)·dtBul(t)为植物地下未死亡部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；Bud(t)＝Bud(t-dt)+(Bulout–Budout)·dtBud(t)为植物地下部分已死亡未水解部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；Budout为植物地下部分死亡生物量水解量(g/m2)；Budout＝Rudout·(Bud/28)Rudout为植物地上部分死亡生物量水解率(g/(m2·d))；Rudout＝EXP(-0.0001·Tep·t)所述沉积模型潮间带沉积与侵蚀影响的面积变化模拟过程公式为：A1(t)＝A1(t-dt)+(Ain1–Aout1)·dtA1(t)为光滩区(Zone1)面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.根据单一植被的植物生长物候期特点及生物量数据，确定植物的生长率、死亡率及分解率年变化趋势，并构建单一植被的植物生长模型；/nS2.根据潮汐的水位高度、周期及大小潮的时间资料，得到区域内潮汐变化方程，并构建潮汐模型；/nS3.根据区域不同地带多年面积数据，并根据沉积与侵蚀作用构建动力学模型体系，构建沉积模型；/nS4.根据潮汐对潮间带的影响作用、单一一年生植被生长对潮间带的作用，将潮汐模型、植物生长模型与沉积模型进行耦合，组成完成的潮间带面积变化模型；/nS5.进行潮间带不同面积模拟及预测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.根据单一植被的植物生长物候期特点及生物量数据，确定植物的生长率、死亡率及分解率年变化趋势，并构建单一植被的植物生长模型；
S2.根据潮汐的水位高度、周期及大小潮的时间资料，得到区域内潮汐变化方程，并构建潮汐模型；
S3.根据区域不同地带多年面积数据，并根据沉积与侵蚀作用构建动力学模型体系，构建沉积模型；
S4.根据潮汐对潮间带的影响作用、单一一年生植被生长对潮间带的作用，将潮汐模型、植物生长模型与沉积模型进行耦合，组成完成的潮间带面积变化模型；
S5.进行潮间带不同面积模拟及预测。


2.根据权利要求1所述的基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，所述步骤S1具体通过实地考察，确认潮间带主要植被类型，采样确定所述单一植被生物量数据。


3.根据权利要求1所述的基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括下载示范区域或研究区域遥感影像，通过辐射校正、裁剪，通过软件进行地物分类、以及进行面积统计，得到区域不同地带多年面积数据。


4.根据权利要求1所述的基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，
所述潮汐模型中，通过周期、大潮最低和最高水位、小潮最低和最高水位，对最低潮水位线处潮汐水位进行动态水位变化的模拟，为沉积模型提供潮汐影响作用：潮汐携带沉积作用所需要的泥沙，周期性潮汐水流对滩涂冲刷侵蚀；
所述植物生长模型描述单一一年生植被生长和分解，植物生长模型包括4个状态变量：地上部分生物量、地上部分枯落物、地下部分生物量和地下部分枯落物；其中，地上部分生物量进行光合作用进行营养物质积累，影响地下部分生物量累积；地上部分生物量和地下部分生物量根据单一一年生植被的植物物候期特点设置生长率和死亡率，并用生物量数据进行验证；地上部分枯落物和地下部分枯落物分解效率与示范区域或研究区域气温有关，根据当地多年月平均气温，进行拟合，得到气温曲线方程；地上部分生物量和地上部分枯落物质量影响潮间带泥沙沉积；
所述沉积模型描述光滩区和植被区在潮汐和植被共同作用下，沉积和侵蚀状态下面积变化情况，沉积模型包括2个状态变量：光滩区面积和植被区面积；光滩区面积受潮汐变化影响，并接受植被区单一植被的植物死亡转化为光滩区的面积输入；
植被区受到潮汐和植被对泥沙的截留作用影响，单一植被的植物发生死亡植被退化，植被区面积转换为光滩区；
两个区域坡度不同，但可以互相转换，光滩区面积持续沉积，高度达到植物可生长的程度，开始有植物生长，光滩区开始转换为植被区，而植被区高度低于植物可生长的程度，植物开始死亡，植被开始退化，植被区开始转换为光滩区。


5.根据权利要求4所述基于潮间带面积变化模型预测未来潮间带面积发展趋势的方法，其特征在于，所述潮汐模型的潮汐水位通过以下公式获得：
H＝0.4·SIN(2·PI/0.5·t)+0.4，其中，H为最低潮位时水位线处潮汐水位(m)；
PI为圆周率π；t为时间函数，单位为天；
所述植物生长模型中单一植被的植物生长与分解模拟过程公式为：
Balin＝RBal·(1-Bal/40000)，其中，Balin为单一植被的植物地上部分生物量生长量(g/m2)；RBal为植物地上部分生物量生长率(g/(m2·d))；Bal为植物地上未死亡部分生物量(g/m2)；
Balout＝RBad
Badout为植物地上部分死亡生物量水解量(g/m2)；RBad为植物地上部分生物量死亡率(g/(m2·d))；
Bal(t)＝Bal(t-dt)+(Balin–Balout)·dt
Bal(t)为植物地上未死亡部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；
Bad(t)＝Bad(t-dt)+(Balout–Badout)·dt
Bad(t)为植物地上部分已死亡未水解部分生物量，是植物生长模型随时间变化的状态变量(g/m2)；Badout为植物地上部分死亡生物量水解量(g/m2)；
Badout＝Radout·(Bad/22)
Radout为植物地上部分死亡生物量水解率(g/(m2·d))；
Radout＝EXP...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉虹，陈琤，陆滢，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32