一种河湖水质分析方法、装置及系统

1.本发明涉及一种河湖水质分析方法、装置及系统，属于河湖水环境防治领域。


背景技术：

2.河湖作为重要的淡水资源，不仅关乎人类的生存和发展，也为水生生物提供了重要栖息地。人口的快速增长和经济的快速发展对水环境造成了严重影响，陆续出现了水体富营养化、水体黑臭、微量有机污染物质污染和病原体污染等一系列水污染问题。水污染直接加剧了水资源短缺问题，并制约着经济和社会的可持续发展，因此众多关于水质评价与管理的研究工作逐步开展。在现有研究中，水质评价方法众多，且评价结果难以比较。传统水质评价方法指标繁多，计算复杂，不利于快速、准确地开展水质监测。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种河湖水质分析方法、装置及系统，解决相对快速地评估不同类型的河湖水质状况的技术问题。
4.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
5.第一方面，本发明提供了一种河湖水质分析方法，包括：
6.获取采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据；
7.根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数；
8.获取采样的河湖水体底栖动物的生物量数据；
9.根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值；
10.根据所述参数标准化值计算河湖ibi(生物完整性指数)值；
11.根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析。
12.可选地，所述根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数的方法的计算公式如下：
[0013][0014]
其中，n为采样的河湖水体浮游藻类群落中所有种的种数目，i为第i个种，ni为第i个种的个体数目，n为采样的河湖水体浮游藻类群落中所有种的个体总数。
[0015]
可选地，所述根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值的方法采用评分法。
[0016]
可选地，所述参数标准化值的计算方法采用评分法。
[0017]
可选地，所述评分法采用如表1所示的评分标准：
[0018]
表1
[0019][0020][0021]
可选地，所述根据所述参数标准化值计算河湖ibi值的方法的计算公式如下：
[0022][0023]
其中，n为所有参数的总数量，i为第i个参数，ci为第i个参数的参数标准化值，pi为第i个参数的权重。
[0024]
可选地，所述根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析的分级标准为：
[0025]
河湖ibi值为91-100时，河湖水质等级为优；
[0026]
河湖ibi值为71-90时，河湖水质等级为良；
[0027]
河湖ibi值为51-70时，河湖水质等级为中；
[0028]
河湖ibi值为26-50时，河湖水质等级为较差；
[0029]
河湖ibi值为0-25时，河湖水质等级为极差。
[0030]
第二方面，本发明提供了一种河湖水质分析装置，包括：
[0031]
获取模块，用于获取采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据和采样的河湖水体底栖动物的生物量数据；
[0032]
计算模块，用于根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数；根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值；根据所述参数标准化值计算河湖ibi值；
[0033]
分析模块，用于根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析。
[0034]
第三方面，本发明提供了一种河湖水质分析系统，包括：
[0035]
处理器及存储介质；
[0036]
所述存储介质用于存储指令；
[0037]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0038]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0039]
本发明采用的一种河湖水质分析方法、装置及系统通过将浮游藻类生物完整性指数与底栖动物生物完整性指数相结合，对相关指标赋予相对权重得到河湖ibi值，并根据河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析，从而能够相对快速地评估不同类型的河湖水质状况，丰富了河湖水质评价方法，可广泛应用于不同类型的河湖水质监测评价工作。
附图说明
[0040]
图1是本发明一种实施例中一种河湖水质分析方法的流程图；
[0041]
图2是本发明一种实施例中根据所述一种河湖水质分析方法得到的河湖ibi值与水环境质量指数wqi的相关关系图。
具体实施方式
[0042]
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本技术实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0043]
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
[0044]
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0045]
实施例1
[0046]
本发明实施例中提供了一种河湖水质分析方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0047]
获取采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据；
[0048]
根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数；
[0049]
获取采样的河湖水体底栖动物的生物量数据；
[0050]
根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值；
[0051]
根据所述参数标准化值计算河湖ibi值；
[0052]
根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析。
[0053]
本发明通过将浮游藻类生物完整性指数与底栖动物生物完整性指数相结合，对相关指标赋予相对权重得到河湖ibi值，并根据河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析，从而能够相对快速地评估不同类型的河湖水质状况。
[0054]
下面结合一具体的实施方式对本发明实施例中的获取采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据进行详细说明。以东南沿海地区某湖泊为研究对象，采集表层水，将收集的浮游藻类样品转移到1000ml的塑料瓶中，滴加15ml的鲁哥氏液进行保存；将浮游藻类样品静置48h，用虹吸管去除上清液，后将样品转移到30ml容量瓶中保存；用显微镜计数，获得单位体积中浮游藻类数量(丰度)。
[0055]
下面结合一具体的实施方式对本发明实施例中的获取采样的河湖水体底栖动物
的生物量数据进行详细说明。从河岸浅滩中收集底栖动物，使用250μm网径、面积为0.09m2的索伯网采集；将采集到的底栖动物用纯度为95％的酒精进行保存；利用解剖镜，在10倍镜下进行底栖动物鉴定。
[0056]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数的方法的计算公式如下：
[0057][0058]
其中，n为采样的河湖水体浮游藻类群落中所有种的种数目，i为第i个种，ni为第i个种的个体数目，n为采样的河湖水体浮游藻类群落中所有种的个体总数。
[0059]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值的方法采用评分法。所述评分法采用如表1所示的评分标准：
[0060]
表1
[0061][0062]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述根据所述参数标准化值计算河湖ibi值的方法的计算公式如下：
[0063][0064]
其中，n为所有参数的总数量，i为第i个参数，ci为第i个参数的参数标准化值，pi为第i个参数的权重。
[0065]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析的分级标准为：
[0066]
河湖ibi值为91-100时，河湖水质等级为优；
[0067]
河湖ibi值为71-90时，河湖水质等级为良；
[0068]
河湖ibi值为51-70时，河湖水质等级为中；
[0069]
河湖ibi值为26-50时，河湖水质等级为较差；
[0070]
河湖ibi值为0-25时，河湖水质等级为极差。
[0071]
在本发明实施例的一种具体实施方式中，在所选采样点利用多参数水质监测仪(美国，exo2)对所选水库采样点实地监测水体温度、ph、浊度和溶解氧(do)等水体理化指标；并进行水样采集，分别采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法、纳氏试剂分光光度法、钼酸铵分光光度法和酸性高锰酸钾法测定水体总氮(tn)、氨氮(nh4+-n)、总磷(tp)和高锰酸盐指数(codmn)浓度。
[0072]
对测定的各水质参数权重进行赋值，计算水环境质量指数wqi，计算公式如下：
[0073][0074]
其中，n是所有参数的总数量，i是第i个参数，ci是第i个参数的标准化值，pi是第i个参数的权重。
[0075]
水质参数标准化评分标准如表2所示：
[0076]
表2
[0077][0078][0079]
最后，分析河湖ibi值与水环境质量指数wqi之间的相关性：
[0080]
如图2所示，基于两种评价结果的线性相关分析发现，河湖ibi值与水环境质量指数wqi之间呈显著的正相关性(r2＝0.728，p＜0.05)。因此，本发明所述的一种河湖水质分析方法、装置及系统可用于评价河湖水质情况。
[0081]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
[0082]
实施例2
[0083]
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种河湖水质分析装置，包括：
[0084]
获取模块，用于获取采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据和采样的河湖水体底
栖动物的生物量数据；
[0085]
计算模块，用于根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据计算shannon-wiener指数；根据所述采样的河湖水体浮游藻类的生物量数据、所述shannon-wiener指数和所述采样的河湖水体底栖动物的生物量数据计算参数标准化值；根据所述参数标准化值计算河湖ibi值；
[0086]
分析模块，用于根据所述河湖ibi值，将河湖水质划分不同等级进行河湖水质分析。
[0087]
实施例3
[0088]
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种河湖水质分析系统，包括：
[0089]
处理器及存储介质；
[0090]
所述存储介质用于存储指令；
[0091]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据前述任一项所述方法的步骤。
[0092]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0093]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0094]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0095]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0096]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。