本发明涉及湖沼学、水文学及监测
技术领域：
，涉及一种湖泊水体换水周期的确定方法，具体则是发展基于湖泊流域年均降水量、流域面积、湖泊面积和平均水深的一种湖泊换水周期的简易计算方法。
背景技术：
：传统的湖泊换水周期定义为全部湖水交换更新一次所需时间长短的一个理论概念，是判断某一湖泊水资源能否持续利用和保持良好水质条件额度的一项重要指标。计算公式如下：t=w/qu式中，t为换水周期（天），w为多年平均蓄水量（m3），qu为多年平均出湖流量（m3/s）。平均蓄水量计算需要知道湖泊水下地形，根据湖泊面积—深度容积曲线计算得到，而平均出湖流量观测非常繁琐、费时费力，特别对于存在往复流的平原河网湖泊，要准确测定平均出湖流量非常困难，因此绝大部分湖泊往往仅存在理论上湖泊换水周期概念，实际上很难获得其真正意义上的湖泊换水周期值。在湖泊水体复杂水动力环境作用下，换水周期严重影响了湖区营养盐和污染物的迁移和转化，因此，快速、简便的确定湖泊换水周期，是开展湖泊生态环境演化和生态系统评估与预测研究的前提和基础。技术实现要素：本发明目的是建立一种简易、快速、准确的湖泊换水周期的计算方法，适用于湖泊换水周期从数十天到数十年的各类湖泊水体，同时操作方法简便，易于推广和应用。本发明中，利用开展过湖泊蓄水量测定和计算以及出湖流量测定，能准确计算出湖泊换水周期，时间跨度从数十天到数十年的我国典型湖泊换水周期数据集进行检验，评判换水周期计算的准确性和可应用性。本发明提出的一种湖泊换水周期的计算方法，具体可按以下步骤操作：（1）计算湖泊所在流域的多年平均降水量；（2）计算湖泊所在流域集水区面积；（3）根据多年平均降水量和湖泊所在流域集水区面积，计算得到整个流域年均降水总量；（4）根据湖泊流域集水区面积和平均水深计算湖泊的年均蓄水量；（5）通过计算湖泊年均蓄水量与流域年均降水总量的比值获得湖泊换水周期。本发明的优点及有益效果：（1）操作十分简便，所需成本低，该方法仅需要知道湖泊流域年均降水量、流域集水区面积、湖泊面积和平均水深，而这些参数属于非常易于获取的湖泊流域基础信息，通过遥感和数字高程地图很容易计算得到。（2）本发明丰富和发展了湖泊换水周期概念，可以广泛应用于开展湖泊生态环境演化和生态系统评估与预测研究，深化湖泊流域水文过程及其生态环境效应方面认识。下面结合具体实施案例对本发明进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。附图说明图1是1971-2015年巢湖流域年降水量长期变化折线图；图2是巢湖流域集水区分布及流域积水面积示意图；图3是采用本发明方法计算的换水周期与传统方法计算的换水周期间线性关系示意图。具体实施方式下面以巢湖流域和我国典型湖泊换水周期数据集为实例，对本方法做进一步说明，巢湖面积769.55km2，平均水深为2.69m。（1）计算巢湖所在流域的多年平均降水量；图1为基于巢湖流域5个气象站点计算得到的1971-2015年逐年降水量长期变化图，通过此图可以知道巢湖流域多年年均降水量为1172mm；（2）通过湖泊—流域数字高程划定的巢湖流域集水区，计算巢湖流域集水区面积；如图2所示，巢湖流域集水区面积为7190km2。（3）根据多年平均降水量和湖泊所在流域集水区面积，计算得到整个流域年均降水总量；（4）根据湖泊面积和平均水深计算湖泊的蓄水量；（5）通过计算湖泊蓄水量与流域年均降水总量的比值获得换水周期。（6）历史文献收集整理我国典型湖泊换水周期数据，对本发明获得的换水周期进行验证：采用本发明的上述方法计算我国各典型湖泊换水周期，基于历史文献收集整理的我国典型湖泊换水周期数据，对本发明计算的湖泊换水周期的准确性和可应用性进行检验。表1为文献报道的我国典型湖泊换水周期数据集，湖泊面积从数十平方公里到数千平方公里，平均水深从不到2m到数十米，换水周期跨度从数十天到数十年，通过本数据集检验的换水周期计算的准确性具有广泛的代表性和可应用性。表1湖泊换水周期跨度从数十天到数十年的我国典型湖泊换水周期数据集湖泊名称洞庭湖鄱阳湖高邮湖淀山湖洪泽湖南漪湖石臼湖东平湖骆马湖换水周期（d）18.220.921.034.035.037.041.042.954.3湖泊面积（m2）2432.52933674.763.71576.9148.4210.4148260.0平均水深（m）6.395.11.442.51.772.254.081.593.3湖泊名称镜泊湖洪湖巢湖南四湖太湖梁子湖滇池杞麓湖异龙湖换水周期（d）174.1190.2210.4222.5310.5312.8364.7379.3554.6湖泊面积（m2）91.5344.4769.551097.62338.1304.3297.936.8630.8平均水深（m）12.91.912.691.461.904162.934.032.4湖泊名称星云湖洱海扎陵湖博斯腾湖鄂陵湖阳宗海清水海程海泸沽湖换水周期（d）706.91105.32676.23061.13124.44791.65363.38384.513977.4湖泊面积（m2）34.71249526992.2610.731.687.277.2248.45平均水深（m）5.310.178.98.0817.619.52025.740.3图3为基于本发明计算的换水周期与历史文献报道的湖泊换水周期间的线性关系。从本图可知，湖泊换水周期跨度从数十小时到数十年，本发明计算的湖泊换水周期与历史文献报道的湖泊换水周期存在极显著正相关，由此说明本发明计算的换水周期的科学性与准确性。当前第1页12