[發(fā)明專利]一種確定湖泊水庫藍(lán)藻水華爆發(fā)幾率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811479966.2
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109657200B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙長森;郝芳華;楊勝天;劉昌明;邵南方
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 孟阿妮

本發(fā)明公開了一種確定湖泊水庫藍(lán)藻水華爆發(fā)幾率的方法，包括如下步驟：通過實地采樣和室內(nèi)鑒定獲取水體中藻類物種、密度和生物量數(shù)據(jù)；通過水質(zhì)儀器測量獲得水質(zhì)數(shù)據(jù)；根據(jù)物種、密度和生物量數(shù)據(jù)獲得各藻類的優(yōu)勢度；根據(jù)藻類優(yōu)勢度和水質(zhì)數(shù)據(jù)確定優(yōu)勢物種主要驅(qū)動因子；根據(jù)優(yōu)勢物種主要驅(qū)動因子預(yù)測藍(lán)藻爆發(fā)幾率。本發(fā)明利用實測的藻類和水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過識別優(yōu)勢物種、確定主要驅(qū)動因子，最終根據(jù)藍(lán)藻爆發(fā)幾率預(yù)測模型預(yù)測藍(lán)藻爆發(fā)幾率。本發(fā)明不依賴藍(lán)藻爆發(fā)的實測數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍廣，對于藍(lán)藻水華的防治具有重要作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種方法，尤其涉及一種確定湖泊水庫藍(lán)藻水華爆發(fā)幾率的方法。

背景技術(shù)

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量營養(yǎng)物質(zhì)流入江河湖泊，水體富營養(yǎng)化程度不斷加劇，在全球變暖的促進(jìn)下，藍(lán)藻爆發(fā)事件頻繁發(fā)生。藍(lán)藻的大量繁殖和腐爛，影響水體溶解氧含量，導(dǎo)致水生動物大量死亡，使水生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。藍(lán)藻水華還會產(chǎn)生各種各樣的生物毒素，尤其是微囊藻毒素最為常見且危害最大，能損害脊椎動物的肝、腎、心臟、性腺等器官組織和神經(jīng)系統(tǒng)。藍(lán)藻水華的爆發(fā)不僅危害水生態(tài)系統(tǒng)的健康，更嚴(yán)重危害人類的飲水安全和生命健康。

目前存在眾多的藍(lán)藻爆發(fā)預(yù)測模型，多以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等不確定的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型為主，此類模型注重于藍(lán)藻爆發(fā)的臨界判斷，對于水華未爆發(fā)的環(huán)境狀況不能分析其爆發(fā)風(fēng)險和主要驅(qū)動因子。并且受到地域限制，不能在藍(lán)藻未爆發(fā)的區(qū)域使用，因此限制了它們的使用范圍，不能有效預(yù)報藍(lán)藻爆發(fā)范圍和爆發(fā)時間，削弱了人類對水華藻類的預(yù)判和控制能力。因此，基于藻類物種的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析藻類優(yōu)勢物種，基于優(yōu)勢物種篩選主要驅(qū)動因子，建立不受地域限制的藍(lán)藻爆發(fā)幾率預(yù)測模型、確定藍(lán)藻爆發(fā)風(fēng)險對于藍(lán)藻水華的防治具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種確定湖泊水庫藍(lán)藻水華爆發(fā)幾率的方法。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種確定湖泊水庫藍(lán)藻水華爆發(fā)幾率的方法，包括如下步驟：

1)通過實地采樣和室內(nèi)鑒定獲取水體中藻類物種、密度和生物量數(shù)據(jù)；

2)通過水質(zhì)儀器測量獲得水質(zhì)數(shù)據(jù)，包括水體溫度、pH、電導(dǎo)率、溶解氧、總氮、總磷；

3)根據(jù)物種、密度和生物量數(shù)據(jù)獲得各藻類的優(yōu)勢度；

4)根據(jù)藻類優(yōu)勢度和水質(zhì)數(shù)據(jù)確定優(yōu)勢物種主要驅(qū)動因子；

5)根據(jù)優(yōu)勢物種主要驅(qū)動因子預(yù)測藍(lán)藻爆發(fā)幾率。

步驟3)中，密度用D表示，生物量用B表示，通過公式二計算各個物種的優(yōu)勢度I：

式中，i代表第i種物種，a、b為權(quán)重。

進(jìn)一步地，步驟3)根據(jù)公式三確定權(quán)重a、b：

式中，i為第i種物種，D為密度，B為生物量。

步驟4)中基于優(yōu)勢度高低確定優(yōu)勢物種，進(jìn)一步采用典范對應(yīng)分析方法分析藻類優(yōu)勢度和水質(zhì)數(shù)據(jù)的關(guān)系，確定優(yōu)勢物種的主要驅(qū)動因子。

步驟5)具體為：

a、根據(jù)公式一計算藍(lán)藻爆發(fā)幾率：

式中，P代表藍(lán)藻爆發(fā)幾率，c為權(quán)重，n為主要驅(qū)動因子總數(shù)，S_j為第j種主要驅(qū)動因子實測值，為第j種主要驅(qū)動因子最適值；

b、將水質(zhì)因子的監(jiān)測范圍均分為五級，計算每個分級的棲息地適宜度指數(shù)，確定主要驅(qū)動因子最適值范圍，以該范圍的中間值為主要驅(qū)動因子最適值；