一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统的制作方法

本发明主要涉及环境保护，具体为一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统。

背景技术：

1、蓝藻水华是困扰富营养化湖泊的重要环境问题之一，不仅影响水生生态系统安全和水源地饮用水安全，也严重影响了湖库整体环境景观。我国小型湖库众多，其中一部分为城市景观湖泊和水库，蓝藻水华的出现和暴发严重影响了景观湖泊的环境质量，及时的蓝藻水华预报可为蓝藻水华的有效处置提供充足的时间保障。

2、现阶段，蓝藻水华预报的难点在于对蓝藻水华暴发机理认知的不清晰，现有的蓝藻水华预报技术主要采用数值模型计算，数值模型模拟的准确与否，取决于模型对事件的过程或状态的机理准确表达，同时还受到输入资料精度影响。受波流耦合、湍流、表层流、蓝藻水华生长及暴发机理等基础性理论研究的滞后，现有蓝藻水华预测技术的准确性具有较大的提升空间。

技术实现思路

1、本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案，主要提供了一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，用以解决上述背景技术中提出的现有蓝藻水华预测技术的准确性有待提升的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

3、一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，包括藻密度原位在线监测系统、本地气象预报系统、数据在线监测与传输系统、蓝藻水华迁移聚集算法模块和蓝藻水华预报公布模块，所述藻密度原位在线监测系统包括实地设置的至少座藻密度原位在线监测站，所述蓝藻水华迁移聚集算法模块根据藻密度原位在线监测系统和本地气象预报系统的数据，综合考虑藻密度、气温、风向、风速、相对湿度及降雨的影响，开发蓝藻水华迁移聚集模拟算法。

4、进一步地，藻密度原位在线监测站的站点布设参考水域形状，分散均匀布设在水域四周，且其中至少两座监测站位于区域盛行风向下风向处。

5、进一步地，所述藻密度原位在线监测站包括定点机构、光源发射机构、荧光检测机构及数据处理器，所述定点机构安装于水域内某一固定位置，所述光源发射机构、荧光检测机构和数据处理器均安装在定点机构上，所述光源发射机构包括水下光源和水上光源，所述荧光检测机构用于分别在水下光源和水上光源照射下检测区域内的蓝藻密度，所述数据处理器用于分析处理荧光检测机构的检测数据，并给出其所在监测站的藻密度。

6、进一步地，所述本地气象预报系统主要采用ecmwf降尺度气象预报系统。

7、进一步地，所述数据在线监测与传输系统为藻密度原位在线监测系统和本地气象预报系统数据的传输系统，传输介质是光纤或无线信号。

8、进一步地，所述蓝藻水华迁移聚集算法模块中形成蓝藻水华概率计算公式，为：f(某监测站)＝f(藻密度)*f(气温)*f(风向)*f(风速)*f(相对湿度)*f(降雨)。

9、进一步地，所述蓝藻水华预报公布模块用于定时发布蓝藻空间分布状况，所述蓝藻水华预报公布模块上设有用于设定每相邻两次发布时间间隔的设定模块。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

11、(1)本发明集成了蓝藻在线监测系统和本地气象预报系统，是一个建立在蓝藻生物学特征、风场-流场-蓝藻相互作用机理、蓝藻物理迁移聚集机制等研究基础上的蓝藻水华预报系统。在大多数气象条件下，蓝藻主要分布在水体表层，受到风场和表层流场的影响显著，在特定风场条件下向下风向迁移聚集，结合蓝藻的这种随风特性以及日内迁移距离，可以较为准确的预先判断蓝藻水华的空间分布状况。

12、(2)本发明在系统集成方面，结合实时水体蓝藻生物存量和包括气温、风向、风速、湿度、降雨等气象要素的预报系统，集成预报湖泊的岸线特征，勾勒出未来气象背景下，湖库不同空间位置蓝藻水华的出现概率，为蓝藻打捞提供可靠的参考信息。预报系统驱动参数数值基于湖库特征进行设置，经过试运行进行调整和验证，形成准确的蓝藻水华预报系统。

13、(3)本发明的优化方案中具象化提供了藻密度原位在线监测站的结构，应用时，通过荧光检测机构分别在水下光源和水上光源照射下检测区域内的蓝藻密度，得到两个密度数据，数据处理器通过比较两个密度数据，若两者数据近似，则说明该监测站点区域的蓝藻含量相对较少，并取两个密度数据中的较大值作为本监测站点的藻密度基础数据；若两者数据相差较大，说明该监测站点区域的蓝藻层厚度较厚，已经影响了光线传输，则直接生成预警信息，通过蓝藻水华预报终端发出预警信息，提醒管理人员及时进行蓝藻清理。一方面，通过两种不同光源条件下的检测数据，可以保障相应监测站点所提供蓝藻密度数据的准确性；另一方面，能够反映监测站点区域的蓝藻层厚度情况，并能在厚度较厚时及时提醒管理人员进行蓝藻清理，丰富了监测站的功能。

14、以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。

技术特征：

1.一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：包括藻密度原位在线监测系统(1)、本地气象预报系统(2)、数据在线监测与传输系统(3)、蓝藻水华迁移聚集算法模块(4)和蓝藻水华预报公布模块(5)，所述藻密度原位在线监测系统(1)包括实地设置的至少3座藻密度原位在线监测站，所述蓝藻水华迁移聚集算法模块(4)根据藻密度原位在线监测系统(1)和本地气象预报系统(2)的数据，综合考虑藻密度、气温、风向、风速、相对湿度及降雨的影响，开发蓝藻水华迁移聚集模拟算法。

2.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：藻密度原位在线监测站的站点布设参考水域形状，分散均匀布设在水域四周，且其中至少两座监测站位于区域盛行风向下风向处。

3.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：所述藻密度原位在线监测站包括定点机构(11)、光源发射机构(12)、荧光检测机构(13)及数据处理器(14)，所述定点机构(11)安装于水域内某一固定位置，所述光源发射机构(12)、荧光检测机构(13)和数据处理器(14)均安装在定点机构(11)上，所述光源发射机构(12)包括水下光源(121)和水上光源(122)，所述荧光检测机构(13)用于分别在水下光源(121)和水上光源(122)照射下检测区域内的蓝藻密度，所述数据处理器(14)用于分析处理荧光检测机构(13)的检测数据，并给出其所在监测站的藻密度。

4.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：所述本地气象预报系统(2)主要采用ecmwf降尺度气象预报系统。

5.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：所述数据在线监测与传输系统(3)为藻密度原位在线监测系统(1)和本地气象预报系统(2)数据的传输系统，传输介质是光纤或无线信号。

6.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：所述蓝藻水华迁移聚集算法模块(4)中形成蓝藻水华概率计算公式，为：f(某监测站)＝f(藻密度)*f(气温)*f(风向)*f(风速)*f(相对湿度)*f(降雨)。

7.根据权利要求1所述的一种小型富营养湖泊-水库的蓝藻水华短期预报系统，其特征在于：所述蓝藻水华预报公布模块(5)用于定时发布蓝藻空间分布状况，所述蓝藻水华预报公布模块(5)上设有用于设定每相邻两次发布时间间隔的设定模块(51)。

技术总结
本发明公开了一种小型富营养湖泊‑水库的蓝藻水华短期预报系统，属于环境保护技术领域，包括藻密度原位在线监测系统、本地气象预报系统、数据在线监测与传输系统、蓝藻水华迁移聚集算法模块和蓝藻水华预报公布模块，所述藻密度原位在线监测系统包括实地设置的至少座藻密度原位在线监测站，所述蓝藻水华迁移聚集算法模块根据藻密度原位在线监测系统和本地气象预报系统的数据，综合考虑藻密度、气温、风向、风速、相对湿度及降雨的影响，开发蓝藻水华迁移聚集模拟算法。本发明结合实时水体蓝藻生物存量和气象要素，并结合蓝藻的随风特性以及日内迁移距离，可以较为准确的预先判断湖库不同空间位置蓝藻水华的出现概率和蓝藻水华的空间分布状况。

技术研发人员：丁文浩,谢忱,李云,徐世凯,范子武,王波,铁瀛,丁瑞,洪磊,闵瑞,甘琳,蔡秋鹏,邓扬,李丹丹,曹颖
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31