本发明涉及流域水量监测，特别是涉及一种流域可用水量评估监测方法和系统。
背景技术：
1、流域作为水资源管理的基本单元，其可用水量的准确评估与监测对于保障水资源可持续利用和生态健康至关重要。
2、传统的流域可用水量评估方法往往基于经验公式或简单模型，难以准确反映流域水量平衡关系和生态健康需求，现有的流域水量评估技术往往缺乏系统的水资源利用上限模型，或者模型的构建忽略了生态健康的影响，导致评估结果不准确、不全面；此外，现有的监测技术也存在数据获取困难、处理复杂等问题，难以满足实际应用的需求。
3、因此，开发一种能够综合考虑水量平衡、水资源利用上限和生态健康因素的流域可用水量评估监测方法和系统，对于提高水资源管理水平和促进可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种流域可用水量评估监测方法和系统，用于提高流域可用水量评估的科学性，具体技术方案如下：
2、第一方面，本发明提供一种流域可用水量评估监测方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤s1，基于目标流域的水量平衡关系和所述目标流域水资源利用上限边界建立所述目标流域的可用水资源利用上限模型。
4、进一步的，所述目标流域的水量平衡关系式：，其中，表示单位时段内输入目标流域的水量，表示单位时段内输出目标流域的水量，表示单位时段内目标流域蓄水量，所述单位时段内目标流域蓄水量为单位时间内目标流域存蓄、利用和消耗的水量之和。
5、进一步的，所述目标流域水资源利用上限边界指的是：最小下泄流量不小于最大取水流量。
6、进一步的，所述目标流域的可用水资源利用上限模型表示为：，其中，为时段内控制断面地表水资源的利用上限；为不含外调水区域的地表水资源利用上限；为分配给目标流域的调入水量指标；为分配给目标流域的调出水量指标。
7、不含外调水区域的地表水资源利用上限受到天然来水量、最小下泄流量和最大取水流量的影响，其模型表示为：
8、
9、其中，为时段内控制断面的天然来水量，其包括了目标流域上游来水及目标流域区间来水；为时段内控制断面的最小下泄流量；为时段内控制断面的最大取水流量；所述时段的最小取值为一个月。
10、步骤s2，计算控制断面的最小下泄流量，结合调整径流变动指数分析法确定最大持平时间百分比，进而确定控制断面的最大取水流量。
11、时段内控制断面的最小下泄流量的计算式为：
12、
13、其中，为时段内维持所述目标流域生态的最小生态需水量；为时段内控制断面下游的生态用水需求量；为时段内控制断面已审定的最小放水流量；为时段内控制断面下游区间最小生产和生活需水量。
14、时段内控制断面的最大取水流量的计算采用整径流变动指数分析法衡量河流水文情势扰动程度，确定不同持平时间百分比对应的控制断面的最大取水流量。
15、进一步的，所述时段内控制断面的最大取水流量的计算方法包括以下步骤：
16、步骤s201，计算所述控制断面逐月天然径流量，将超过最小下泄流量的月份对应的天然径流水量记为超过mdf水量。
17、步骤s202，以1%为持平时间步长，进一步计算所述控制断面超过最小下泄流量的月份中，超过mdf水量在整个受影响时间段内所占的百分比。
18、步骤s203，改变持平时间步长，将不同持平时间步长对应的超过mdf水量视为，代入不含外调水区域的地表水资源利用上限模型，计算得到不同时间步长对应的控制断面地表水资源利用上限。
19、步骤s204，采用整径流变动指数分析法衡量河流水文情势扰动程度，根据河流水文情势扰动程度选取对应的指数阈值和对应的最大持平时间百分比，并最终确定不同持平时间百分比对应的控制断面的最大取水流量。
20、所述整径流变动指数分析法的计算公式为：
21、
22、其中，表示整径流变动指数值，整径流变动指数值越大，说明流量变化对河流生态系统的影响越大，河流的健康状况也就越差；表示时间序列的年数，表示第年第月的实际流量，表示第年第月的天然流量；表示第年的平均天然月流量。
23、步骤s3，将所述控制断面的最小下泄流量和所述控制断面的最大取水流量带入所述目标流域的可用水资源利用上限模型，得到所述目标流域的可用水量上限。
24、根据时段内控制断面地表水资源的利用上限，得到目标流域在时段到的可用水量上限：，其中，为目标流域在时段到的可用水量上限；
25、步骤s4，基于生态健康值确定所述目标流域的可用水量上限是否合理，当所述生态健康值低于设定阈值时，减小所述目标流域的可用水量上限直到所述生态健康值不低于设定阈值。
26、当所述可用水量上限为时，根据此时目标流域控制断面的流量值q，进一步判定所述目标流域的生态健康值，具体为：
27、将所述目标流域控制断面的流量值按照不同的生态流量阈值划分为多个区间，根据此时目标流域控制断面的流量值q计算所述目标流域的生态健康值，得到所述目标流域的生态健康状态：
28、
29、其中，为生态健康值，为最适宜生态流量，为最小生态流量与最适宜生态流量的平均值；为最小生态流量，其值为月平均流量序列中的最小值；为极小生态流量，其值为流量序列中各月单日流量的最小值。
30、生态健康值的计算式还包括：
31、
32、其中，为最适宜生态流量的上阈值，其值为最大生态流量与最适宜生态流量的平均值；为最大生态流量，其值为月平均流量序列中各月的最大值；为极大生态流量，其值为流量序列中各月单日流量的最大值；当时，。
33、进一步的，所述生态健康值的设定阈值为40，当时，表征此时的可用水量上限为会给所述目标流域带来破坏，需降低可用水量上限。
34、第二方面，本发明提供一种流域可用水量评估监测系统，用于执行第一方面所述的流域可用水量评估监测方法，所述系统包括：模型建立模块、流量计算模块、上限评估模块和生态校验模块；各个模块之间依次连接。
35、进一步的，所述模型建立模块用于基于目标流域的水量平衡关系和所述目标流域水资源利用上限边界，建立所述目标流域的可用水资源利用上限模型；所述流量计算模块用于计算控制断面的最小下泄流量，并结合调整径流变动指数分析法确定最大持平时间百分比，进而确定控制断面的最大取水流量；所述上限评估模块用于将所述控制断面的最小下泄流量和所述控制断面的最大取水流量带入所述目标流域的可用水资源利用上限模型，得到所述目标流域的可用水量上限；所述生态校验模块用于基于生态健康值确定所述目标流域的可用水量上限是否合理，当所述生态健康值低于设定阈值时，减小所述目标流域的可用水量上限，直到所述生态健康值不低于设定阈值。
36、进一步的，该系统还包括：数据采集模块：用于收集目标流域的水文数据、生态数据以及水资源利用数据；数据处理模块：对采集的数据进行预处理和分析，以支持上述各模块的运行；结果输出模块：将评估得到的可用水量上限以及校验结果以可视化或报告形式输出；用户交互模块：提供用户界面，使用户能够输入参数、查看结果以及进行必要的操作；系统更新与维护模块：负责系统的软件更新、数据备份以及故障维护。
37、本发明的有益效果如下：
38、本发明的流域可用水量评估监测方法，通过结合水量平衡关系、水资源利用上限边界以及生态健康值，提供了一种全面、准确的流域可用水量评估方法；基于目标流域的水量平衡关系和资源利用上限边界构建可用水资源利用上限模型，能够更准确地反映流域水资源的实际情况。同时，结合生态健康值进行校验，确保了评估结果的合理性和科学性。
39、本发明综合考虑了水量平衡、水资源利用上限和生态健康因素，通过多维度分析和校验，确保评估结果既满足水资源利用需求，又符合生态健康的要求；可广泛应用于各类流域的水资源管理、生态保护和水资源规划等领域，为有关部门决策、科研研究和工程实践提供有力支持。
1.一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于，所述时段内控制断面的最大取水流量的计算方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于，所述整径流变动指数分析法的计算公式为：
4.根据权利要求3所述的一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于， 所述目标流域水资源利用上限边界指的是：最小下泄流量不小于最大取水流量；
5.根据权利要求4所述的一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于，当所述可用水量上限为时，根据此时目标流域控制断面的流量值q，进一步判定所述目标流域的生态健康值，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种流域可用水量评估监测方法，其特征在于，所述生态健康值的设定阈值为40，当时，表征此时的可用水量上限为会给所述目标流域带来破坏，需降低可用水量上限。
7.一种流域可用水量评估监测系统，用于执行权利要求1-6任一项所述的流域可用水量评估监测方法，其特征在于，所述系统包括：模型建立模块、流量计算模块、上限评估模块和生态校验模块；各个模块之间依次连接；
