[發明專利]一種淺水湖泊水華風險分析預警系統及其分析預警方法

有效

• 申請號: 201710211751.1
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106990216B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 毛勁喬;胡騰飛;戴會超;陳韋鈺;吳先明;田明明
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01D21/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

本發明公開一種淺水湖泊水華風險分析預警系統及其分析預警方法，系統包括數據匯集模塊和數據挖掘模塊，數據匯集模塊由常規監測裝置、聲學遙測裝置和輔助裝置組成，數據挖掘模塊由驅動因子識別單元、驅動因子適宜區間確定單元、驅動因子獨立效應量化單元、環境驅動模式分析比較單元和水華風險評估單元組成。本發明實現環境因子高空間分辨率監測的同時避免了傳統環境監測方法面臨的硬件設施大規模布設問題，水華預警誤報、漏報率低，可服務于淺水湖泊水華災害防治與水資源管理。

技術領域

本發明屬于水環境保護技術領域，具體涉及一種淺水湖泊水華風險分析預警系統及其分析預警方法。

背景技術

在全球范圍內，越來越多的淺水湖泊出現不同程度的富營養化特征，水華暴發頻次和規模都在增加，該問題已經成為社會關注的一個焦點。水體富營養化是指水體所包含的營養物質濃度過高的狀態，易于導致水生植物快速生長、水質惡化和水生態系統平衡破壞。富營養化湖泊中的浮游植物在適宜條件下快速生長并積聚，即產生水華現象。水華暴發的負面影響已為學術界與大眾熟知，包括供水危機、水體變色、水體缺氧和魚類死亡等。

浮游植物生長涉及物理及化學因子對其生理需求的滿足程度，也受浮游動物捕獲影響，因而水華暴發可視為藻類對水體環境的響應。然而湖泊所處環境的不斷改變對其生態系統的影響愈發強烈。一方面，人類活動顯著增加了進入湖泊水體限制性營養鹽(如氮、磷等)的通量，從而為消除藻類快速生長限制埋下伏筆。另一方面，高溫條件下藍藻生長速率得到加大、水體垂向紊動受到抑制且水體粘滯性有所減弱，為藍藻生長創造了有利條件，因此全球氣候變暖很可能加重富營養化湖泊的藍藻水華危害。

目前淺水湖泊水華預警所需的基礎環境信息往往通過兩種主要途徑獲取，一是衛星影像反演，二是水體定點監測。前者從數據獲取角度來說比較方便，但現有反演方法有著極大的不確定性，得出的環境因子數據伴隨較大誤差；同時，衛星影像反演還受到不良天氣(陰、雨、雪等)的極大制約。水體定點監測一般而言精度較高，數據獲取相對來說也更為可靠、穩定，但該方法在滿足環境因子高空間分辨率監測的需求下必然導致基礎設施的密集布設問題，帶來高昂的環境監測成本。在預警方法選擇上，基于過程的水質模型具有較好的理論基礎，但在實際應用時面臨計算耗時長、參數難以估計等諸多問題；數據驅動方法可以實現水華風險高效預警，但在極端情況下得出的結果往往并不理想。鑒于此，針對淺水湖泊日益突出的富營養化和水華問題，提供一種新的淺水湖泊水華風險分析預警系統和方法顯得尤為迫切。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種淺水湖泊水華風險分析預警系統及其分析預警方法。