一种基于榕属植物生态适应性的边坡修复系统及方法与流程

本发明涉及边坡加固，尤其涉及一种基于榕属植物生态适应性的边坡修复系统及方法。

背景技术：

1、边坡加固技术领域专注于开发和应用各种方法和技术以防止土壤侵蚀、土壤滑移和提高边坡稳定性。包括地理工程措施、结构加固以及生态工程方法，如植被恢复和土壤改良。在实施过程中，会使用支撑墙和生态植被技术，如根系加固和表土保护，以减少水流侵蚀和增强土壤抗剪切力，确保边坡的长期稳定性和可持续性，对于建设和自然环境中的边坡保护至关重要。

2、其中，榕属植物生态适应性的边坡修复系统是一种结合生态工程和传统边坡加固技术的创新方法。系统利用榕属植物天然的高适应性和强大的根系网络，通过生物工程方法加固土壤并促进生态恢复。榕属植物能在多种土壤类型和环境条件下生长，其根系有助于土壤固结和水土保持，因此被用于防止边坡土壤侵蚀和滑坡。不仅提高边坡的物理稳定性，还能增强生物多样性和改善生态环境，适用于恢复受侵蚀边坡、道路旁坡及需要生态修复的地区。

3、现有的边坡加固技术主要依赖传统的地理工程措施和生态工程方法，如植被恢复和土壤改良，缺乏对环境变化的动态响应。实际应用中无法准确预测和应对快速变化的气候条件，如突发的降雨或干旱周期，导致边坡保护措施的反应速度和适应性不足。现有技术对于植物生长和土壤条件的监控较为粗略，缺少精细的数据分析，无法有效预测植物对不同环境的适应性，增加了边坡失稳和土壤侵蚀的风险。例如，在未能及时调整植被管理策略的情况下，异常气候导致植被覆盖不足，进而影响边坡的整体稳定性和生态功能。缺乏实时监测和预警机制的现有技术在预防滑坡和土壤侵蚀方面存在明显不足，影响了边坡保护的长期效果和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于榕属植物生态适应性的边坡修复系统及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于榕属植物生态适应性的边坡修复系统包括：

3、气候监测模块基于气象传感器记录的气候数据，包括降雨量、干旱周期、温度和风速，分析气候特征的变化趋势，得到气候环境特征集；

4、土壤条件分析模块基于所述气候环境特征集，测量多种气候环境下的土壤条件数据，分析边坡土壤的排水特性和稳定性，生成土壤生态参数；

5、生态适应性评估模块基于所述土壤生态参数，根据榕属植物的根系特性和生长历史数据，评估榕属植物对环境的适应性，确定最优的榕属植物种类，生成植物适应性指数；

6、生态管理策略模块基于所述植物适应性指数，调整资源分配方案，满足榕属植物的生态需求，优化边坡覆盖率和土壤结构稳定性，构建生长调控策略；

7、植物生长监控模块基于所述生长调控策略，监控榕属植物生长状态，分析植物生长数据的异常变化，得到生长状态记录；

8、边坡稳定性预警模块基于所述生长状态记录，分析植物根系对土壤结构的影响，评估滑坡风险，当风险水平超过预设阈值，生成边坡稳定性预警信号。

9、作为本发明的进一步方案，所述气候环境特征集包括季节性变化指数、关键极端事件频率和温湿度波动范围，所述土壤生态参数包括土壤紧实度指数、有机质比率和ph值稳定性评级，所述植物适应性指数具体为根系适应性评分、耐旱性等级和环境匹配速度，所述生长调控策略包括灌溉频次调整、施肥成分优化和光照管理方案，所述生长状态记录包括生长速度跟踪、叶面积发展记录和根系扩展监测结果，所述边坡稳定性预警信号包括风险等级划分、关键监控点警报和预警响应措施清单。

10、作为本发明的进一步方案，所述气候监测模块包括：

11、数据汇总子模块基于气象传感器记录的气候数据，包括降雨量、干旱周期、温度和风速，对数据进行标准化处理并消除设备间的差异，建立气候数据集；

12、特征识别子模块基于所述气候数据集，进行时间序列分析，识别数据的周期性和异常点，利用统计分析确定关键的气候变量，构建关键气候特征；

13、气候变化集成子模块基于所述关键气候特征，进行模式识别，集成识别结果揭示气候的整体变化趋势，分析未来时间段内的气候场景，生成气候环境特征集。

14、作为本发明的进一步方案，所述土壤条件分析模块包括：

15、土壤环境监测子模块基于所述气候环境特征集，监测多种气候环境中土壤的湿度、ph值、有机物含量及榕属植物根系延伸范围，并进行质量检测筛除异常数据，生成土壤特性记录；

16、稳定性评估子模块基于所述土壤特性记录，分析土壤的排水特性和稳定性，参照土壤颗粒大小和密度的影响，评估土壤在多种环境条件下的稳定性，生成土壤稳定性指标；

17、生态参数形成子模块基于所述土壤稳定性指标，通过榕属植物根系对土壤结构的影响，分析土壤的支持能力，模拟多种环境变化对土壤特性的影响，得到土壤生态参数。

18、作为本发明的进一步方案，所述生态适应性评估模块包括：

19、根系特性建模子模块基于所述土壤生态参数，根据榕属植物的根系特性和生长历史数据，模拟榕属植物根系在多种土壤条件下的生长动态，构建根系生长模型；

20、环境适应性评价子模块基于所述根系生长模型，对比多类榕属植物在实时和模拟环境条件下的表现，根据对比结果评估榕属植物对环境适应性，得到根系适应性评级；

21、适应性匹配子模块基于所述根系适应性评级，对比分析榕属植物的根系延伸范围、生长速率和在多种土壤类型下的生存能力，根据分析结果匹配最优榕属植物种类，生成植物适应性指数。

22、作为本发明的进一步方案，所述生态管理策略模块包括：

23、资源配置子模块基于所述植物适应性指数，分析资源包括灌溉水量、施肥种类及比例的配置情况，根据资源利用效率数据，调整资源投放量和比例，满足榕属植物的生长需求，得到资源优化方案；

24、环境响应子模块基于所述资源优化方案，实时监控榕属植物的生长环境变化，调整光照和温度环境因素，响应榕属植物对变化环境的匹配需求，生成环境调控记录；

25、植物生长优化子模块基于所述环境调控记录，采用随机森林算法分析植物的生长情况和适应性数据，通过资源调整、环境因素的优化调整和榕属植物种类替换，优化榕属植物的生态稳定性和边坡覆盖率，生成生长调控策略；

26、所述随机森林算法按照公式：

27、；

28、其中，为调整后的植物生长调控策略得分，为第棵树的权重，为第棵树对植物生长调控策略的得分，为随机森林中树的数量，为环境稳定性因子，为植物健康指数。

29、作为本发明的进一步方案，所述植物生长监控模块包括：

30、生长调控应用子模块基于所述生长调控策略，测量榕属植物的生长速率、叶面积指数和根系状态，调整植物所需的水分、光照和营养供应，识别榕属植物的关键生长数据，生成生长监控数据；

31、异常变化检测子模块基于所述生长监控数据，分析榕属植物生长速率的异常波动、叶面积指数的突变和根系发展的非常规模式，识别环境和生理因素引起异常生长现象，生成异常变化记录；

32、生长状态记录子模块基于所述异常变化记录，评估榕属植物生长状态，包括健康状况和生长趋势，并与记录的异常生长数据进行比对，得到生长状态记录。

33、作为本发明的进一步方案，所述边坡稳定性预警模块包括：

34、根系影响分析子模块基于所述生长状态记录，根据榕属植物的根系延伸范围、分布和密度，评估根系在多种土壤类型和湿度条件对土壤抗剪强度的贡献，生成根系土壤影响评估结果；

35、生态监测子模块基于所述根系土壤影响评估结果，通过记录的生态环境数据，识别边坡土壤的关键特性，包括土壤湿度、养分水平和化学成分，分析边坡土壤的整体稳定性，生成生态环境稳定性记录；

36、风险触发预警子模块基于所述生态环境稳定性记录，对边坡的滑坡风险进行量化分析，评估边坡的风险级别，并根据设定的安全阈值，判断是否达到激活预警机制的条件，生成边坡稳定性预警信号。

37、一种基于榕属植物生态适应性的边坡修复方法，所述基于榕属植物生态适应性的边坡修复方法基于上述基于榕属植物生态适应性的边坡修复系统执行，包括以下步骤：

38、s1：基于气象传感器记录的气候数据，包括降雨量、干旱周期、温度和风速，对数据的时间序列分析，计算气候因素的变化趋势，生成气候环境特征集；

39、s2：基于所述气候环境特征集，测量土壤的排水特性、含水量、颗粒大小分布和有机质含量土壤条件数据，并进行关联分析，评估在多种气候条件下土壤的稳定性，得到土壤生态参数；

40、s3：基于所述土壤生态参数，根据榕属植物的根系特性和生长历史数据，分析多种榕属植物的生态适应性，筛选最优的榕属植物种类，构建植物适应性指数；

41、s4：基于所述植物适应性指数，分析资源与实时供给的匹配程度，调整土壤改良剂和水利设施的配置，优化边坡植被覆盖和土壤结构，生成生态管理策略；

42、s5：基于所述生长调控策略，实时监控榕属植物的生长状态，分析植物的异常生长，估算潜在的滑坡风险，当风险水平超过预设阈值时，生成边坡稳定性预警信号。

43、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

44、本发明中，通过实时监测气候条件和土壤参数，有效调整生态管理策略，保障榕属植物的生长与边坡的稳定性。通过综合分析气候数据和土壤特性，方案优化资源分配，如灌溉和施肥，进而增强植物的生态适应性和生长效率。边坡覆盖率和土壤结构通过动态调整方式得到改善，增加了边坡抗侵蚀和防滑坡的能力。对植物生长状态的持续监控允许及时发现潜在问题并快速响应，从而预防生态和结构失衡的风险。在边坡稳定性方面，植物根系的深入土壤和其结构改善作用被有效利用，评估滑坡风险并及时发出预警信号，显著增强了边坡的安全性和可持续性。