一种基于湖泊营养盐分类的治理方法与流程

文档序号:24238990发布日期:2021-03-12 13:12阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)选取不同湖泊水体,并获取各湖泊夏季时的换水周期、水深、水草盖度、总磷浓度、总氮浓度和叶绿素a浓度;

(2)利用简单线性回归模型分析步骤(1)得到的总磷浓度、总氮浓度和叶绿素a浓度,得到叶绿素a浓度和总氮浓度的关系式a,以及叶绿素a浓度和总磷浓度的关系式b;在分析前,对叶绿素a浓度、总氮浓度和总磷浓度分别进行对数转换;

若关系式a和关系式b的决定系数均大于等于0.5,则将叶绿素a=20μg/l分别代入关系式a和关系式b,得到总氮浓度上限和总磷浓度上限,并控制湖泊的总氮浓度和总磷浓度处于所述总氮浓度上限和总磷浓度上限以内;

其余情况下进入下一步骤进行分类;

(3)分析各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总氮浓度的关系的影响以及各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总磷浓度的关系的影响,选取影响最大的一个或两个湖泊背景因子,并依据选取的湖泊背景因子的高低对湖泊分类,对同一类型的湖泊采取相同的治理方法。

2.根据权利要求1所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中分析各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总氮浓度的关系的影响以及各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总磷浓度的关系的影响的方法为:

(3-1)利用95%分位数回归模型分析,得到叶绿素a浓度和总氮浓度的关系式i,以及叶绿素a浓度和总磷浓度的关系式ii;在分析前,对叶绿素a浓度、总氮浓度和总磷浓度分别进行对数转换;

(3-2)将各湖泊的总氮浓度分别代入所述关系式i,得到各湖泊的叶绿素a浓度计算值i,之后计算各湖泊的叶绿素a浓度计算值i与对应叶绿素a浓度的实际值之间的差值,记为湖泊背景因子影响值i;

将各湖泊的总磷浓度分别代入所述关系式ii,得到各湖泊的叶绿素a浓度计算值ii,之后计算各湖泊的叶绿素a浓度计算值ii与叶绿素a浓度的实际值之间的差值,记为湖泊背景因子影响值ii;

(3-3)利用广义加性模型分别得出各湖泊背景因子对所述湖泊背景因子影响值i以及所述湖泊背景因子影响值ii的解释率(即r2),所述湖泊背景因子分别为换水周期、水深和水草盖度;得到的解释率分别记为r换水周期-i、r换水周期-ii、r水深-i、r水深-ii、r盖度-i和r盖度-ii;在分析前对叶绿素a浓度、总氮浓度、总磷浓度、换水周期、水深和水草盖度分别进行对数转换。

3.根据权利要求2所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中选取影响最大的一个或两个湖泊背景因子的方法为:

(3-4)比较分析r换水周期-i、r换水周期-ii、r水深-i、r水深-ii、r盖度-i和r盖度-ii;

情况1:如果某个湖泊背景因子对所述湖泊背景因子影响i和所述湖泊背景因子影响值ii的解释率均超过50%,则选取该湖泊背景因子,记为单影响因子;

情况2:情况1以外的其余情况下,记r换水周期-i、r换水周期-ii、r水深-i、r水深-ii、r盖度-i和r盖度-ii中的最大值对应的湖泊背景因子为第一影响因子,记r换水周期-i、r换水周期-ii、r水深-i、r水深-ii、r盖度-i和r盖度-ii中的除所述第一影响因子对应的解释率中的最大值所对应的湖泊背景因子为第二影响因子。

4.根据权利要求3所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中所述情况1的分类的方法为:

如果所述单影响因子为换水周期或水草盖度,则将湖泊根据所述单影响因子分为单影响因子高和单影响因子低2类;如果所述单影响因子为水深,则将湖泊根据水深分为水深高、水深中和水深低3类。

5.根据权利要求4所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中所述情况1的治理的方法为:

对于换水周期低的湖泊,对其保持低换水周期;

对于水草盖度高的湖泊,对其保持高水草盖度;

对于其他类型的湖泊,对同一类型的湖泊利用简单线性回归分析得到总氮浓度上限和总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总氮浓度小于等于所述总氮浓度上限、总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限。

6.根据权利要求3所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中所述情况2的分类的方法为:

如所述第一影响因子和所述第二影响因子为换水周期和水草盖度,则将湖泊分为换水周期高且水草盖度高、换水周期高且水草盖度低、换水周期低且水草高度高和换水周期低且水草盖度低4类;

如所述第一影响因子或所述第二影响因子为水深和另一湖泊背景因子,则将湖泊分为水深高且另一湖泊背景因子高、水深中且另一湖泊背景因子高、水深低且另一湖泊背景因子高、水深高且另一湖泊背景因子低、水深中且另一湖泊背景因子低和水深低且另一湖泊背景因子低6类。

7.根据权利要求6所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(3)中所述情况2的治理的方法为:

对于换水周期高且水草盖度高的湖泊,对其保持高水草盖度;

对于换水周期高且水草盖度低的湖泊,利用简单线性回归分析得到总氮浓度上限和总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总氮浓度小于等于所述总氮浓度上限、总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限;

对于换水周期低且水草盖度高的湖泊,对其保持低换水周期和高水草盖度;

对于换水周期低且水草盖度低的湖泊,对其保持低换水周期;

对于换水周期高且水深高的湖泊,利用简单线性回归分析得到总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限;

对于换水周期高且水深中、换水周期高且水深低的湖泊,对同一类型的湖泊利用简单线性回归分析得到总氮浓度上限和总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总氮浓度小于等于所述总氮浓度上限、总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限;

对于换水周期低且水深高、换水周期低且水深中、换水周期低且水深低的湖泊,对其保持低换水周期;

对于水深高且水草盖度高、水深中且水草盖度高、水深低且水草盖度高的湖泊,对其保持高水草盖度;

对于水深高且水草盖度低、水深中且水草盖度低的湖泊,对同一类型的湖泊利用简单线性回归分析得到总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限;

对于水深低且水草盖度低的湖泊,利用简单线性回归分析得到总氮浓度上限和总磷浓度上限,之后对于该类型的湖泊,控制其总氮浓度小于等于所述总氮浓度上限、总磷浓度小于等于所述总磷浓度上限。

8.根据权利要求5或7所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,所述的得到总磷浓度上限或所述的得到总氮浓度上限的方法为:

利用简单线性回归模型获取叶绿素a浓度和总氮浓度的关系式a’或叶绿素a浓度和总磷浓度的关系式b’,然后将叶绿素a=20μg/l代入关系式a’或关系式b’,得到总氮浓度上限或总磷浓度上限。

9.根据权利要求1所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(1)中所述的不同湖泊水体处于同一生态区内。

10.根据权利要求1所述的基于湖泊营养盐分类的治理方法,其特征在于,步骤(1)所述不同湖泊水体的数量不少于35个。


技术总结
本发明公开一种基于湖泊营养盐分类的治理方法,基于不同湖泊夏季的背景因子、总氮浓度、总磷浓度和叶绿素a浓度,利用简单线性回归模型分析分类必要性,对无必要分类的湖泊进行统一营养盐上限的治理,对于需分类的湖泊,先后通过95%分位数回归模型、广义加性模型识别各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总氮浓度的关系的影响以及各湖泊背景因子对叶绿素a浓度和总磷浓度的关系的影响,再基于识别出的显著背景因子进行分类,并通过简单线性回归模型分别制定各湖泊类型营养盐治理方案。本发明所述方法具有充分的生态学依据,分类结果具备客观性,可以提高管理效率,节约经济成本。

技术研发人员:邹伟;朱广伟;朱梦圆;许海;国超旋
受保护的技术使用者:中国科学院南京地理与湖泊研究所
技术研发日:2021.01.08
技术公布日:2021.03.12
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