[發明專利]水體水華風險快速預警方法

有效

• 申請號: 201410367734.3
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104112080A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 張萬順;彭紅;吳揚;徐艷紅
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

技術領域

本發明屬于水環境保護技術領域，特別涉及一種水體水華風險快速預警方法。

背景技術

隨著城鎮化的快速擴張和工業快速發展，以及農業生產中化肥、農藥的大量使用，大量城鎮生活污水和工農業廢水流入江、河、湖、庫等水體，使水體的污染負荷不斷增加，造成我國內陸水體富營養化日益嚴重，“水華”事件頻繁發生。當“水華”的發生影響到水體正常的飲用、養殖、娛樂、景觀等功能時，該“水華”事件就成為了影響人們生產生活的水污染事故。“水華”事故的發生，嚴重影響和制約了水體功能的發揮和水資源的利用，對流域的飲用水安全和社會生產造成了直接威脅。為能夠及時有效地實施防災減災，富營養化水體水華風險的程度、“水華”暴發時間，以及“水華”暴發影響的水域范圍(水華風險評價“三要素”)等的模擬評價就顯得尤為重要。

為更好的對富營養化水體進行水環境管理，保證水體使用功能，相關學者做了很多研究。水體富營養化評價方法在評價水體營養程度時，主要利用水體中相關水質指標進行評價，這些評價結果使人們對水體現狀水質有了較清晰的認識，為水質管理提供了重要的依據。水環境的變化是水文、水質、氣象等多種因素協同作用的結果，而富營養化的定量評價方法忽視了外界氣象因素和水文因素對水體水質的影響，且不能對水體未來的水華風險程度，以及“水華”發生的范圍進行預測，而這兩方面的預測為水環境應急管理的基礎。因此，為更好的進行水環境管理，應加強這兩個方面預警的研究。

富營養化生態動力學模型能夠較好的模擬預測水體中水華風險評價的“三要素”，在水華風險評價中起到了積極的作用，但富營養化生態動力學模型的計算需要大量的實測數據作支撐，模型的參數和結構都比較復雜，其建立和校驗過程需要耗費大量時間。水華作為一個累積性的突發事件，對其預警評價應具有一定的及時有效性，才能更有效的為水環境的應急管理服務，因此，需要加強水華風險快速評價和預警方法的研究。

為了有效采取預防措施，首先需要了解水華暴發中藻類累積的規律。目前，人們已對影響藻類生物量的主要因素做了深入的研究，發現藻類生物量的變化過程符合生物累積動力學。因此，從生物累積動力學角度出發，用藻類生物量表征水體富營養化的生態效應，研究水華風險的預測評價方法，對水華風險的“三要素”等進行預警評價，從而及時的采取預防措施，抑制“水華”的大規模暴發。

發明內容

本發明的目的是提供一種水體水華風險快速預警方法，使管理員能及時采取有效的水體應急管理措施，保障水體的使用功能和景觀效果。

本發明利用藻類生物量的變化，結合水華風險閾值對水華風險進行評價和預警，能對水體中藻類生物量變化情況、水華風險程度、水華事件暴發時間以及水華事件發生影響的水域范圍進行評價和預警。

為達到上述目的，本發明提出的水體水華風險快速預警方法，包括步驟：

步驟1，對水體進行環境分析獲得水華爆發的主要影響因素及優勢藻種，基于水華爆發的主要影響因素構建優勢藻種的藻類生物量隨時間變化的函數，即藻類生物量預測模型；

步驟2，采集并分析實時的水體水質變化特征、水體污染源特征和氣候特征獲得藻類生物量預測模型中各參數實時值，結合各參數實時值和藻類生物量預測模型獲得優勢藻種生物量預測值；

步驟3，確定優勢藻種的藻類生物量水華風險閾值，具體為：

3.1使優勢藻種在不同氮濃度的培養液中生長，獲得不同氮濃度下優勢藻種的最大比增長率，并獲得最大比增長率的臨界值S_gmax1；

3.2使優勢藻種在不同磷濃度的培養液中生長，獲得不同磷濃度下優勢藻種的最大比增長率，并獲得最大比增長率的臨界值S_gmax2；

3.3將臨界值S_gmax1除以優勢藻種可利用的溶解性無機氮占營養鹽TN的質量比得到營養鹽TN的水華風險閾值，將臨界值S_gmax2除以優勢藻種可利用的磷占營養鹽TP的質量比得到營養鹽TP的水華風險閾值；

3.4基于水體中優勢藻種濃度、水體營養鹽TN濃度及水體營養鹽TP濃度的監測數據，采用線性回歸分析法構建優勢藻種濃度與水體營養鹽TN濃度、水體營養鹽TP濃度間的回歸模型；

3.5令水體營養鹽TN濃度等于營養鹽TN的水華風險閾值，令水體營養鹽TP濃度等于營養鹽TP的水華風險閾值，采用回歸模型獲得的優勢藻種濃度即優勢藻種的藻類生物量水華風險閾值。

步驟4，比較優勢藻種生物量預測值和藻類生物量水華風險閾值，當優勢藻種生物量預測值不小于藻類生物量水華風險閾值時，發出水華預警。