一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，包括以下步骤：S1、构建湖泊湿地区的生态风险评价指标体系；S2、依据已有标准值确定上述指标体系内各项指标的风险上限和风险下限的标准值，对各个站点的数据进行标准化处理；S3、进行风险程度计算；S4、揭示湖泊湿地区域生态风险的时空分布差异；S5、水质信息设定；S6、设置污染事故；S7、输入水动力边界条件；S8、运行模拟方案；S9、读取湖泊湿地区监测点的实测数据；S10、计算确定度评价值之和最高的富营养化级别；S11、根据步骤S4中所述的导致湖泊湿地区域风险的主要因素，以及步骤S8中所述的曲线分析图对比步骤S9、S10，生成综合评价模型。本发明专利技术具有评价准确，直观可靠，可操作性强等优点。

A Method for Establishing Eutrophication Evaluation Model of Lake Wetlands

The invention discloses a method for constructing eutrophication evaluation model of Lake wetland, which includes the following steps: S1, constructing ecological risk evaluation index system of Lake Wetland area; S2, determining the standard values of risk upper limit and lower limit of each index in the above index system according to the existing standard values, standardizing the data of each station; S3, calculating the risk degree; 4. Revealing the spatial and temporal distribution difference of ecological risk in Lake Wetland area; S5, water quality information setting; S6, setting pollution accidents; S7, input hydrodynamic boundary conditions; S8, operation simulation scheme; S9, reading the measured data of monitoring points in Lake Wetland area; S10, calculating the highest eutrophication level of the evaluation value of the degree of certainty; S11, according to the Lake wetland area mentioned in E 4, causing Lake Wetland area. The main factors of domain risk, and the curve analysis chart described in Fig. 8 are compared with figs. 9 and S10 to generate a comprehensive evaluation model. The invention has the advantages of accurate evaluation, intuitive and reliable, and strong operability.

【技术实现步骤摘要】
一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法
本专利技术涉及水环境污染
，具体为一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法。
技术介绍
湖泊湿地富营养化是指湖泊水体在自然因素和(或)人类活动的影响下，大量营养盐输入湖泊水体，使湖泊逐步由生产力水平较低的贫营养状态向生产力水平较高的富营养状态变化的一种现象。自然界的湖泊是随着自然环境条件的变迁，由其自身发生、发展、衰老和消亡的必然过程，由湖泊形成初始阶段的贫营养逐渐向富营养过渡，直至最后消亡。在自然状态下，湖泊的这种演变过程是极为缓慢的，往往需要几千年，甚至更长的时间才能完成。但在人类活动的影响下，这种演化过程大大加快，富营养化引起的环境问题日益严重。湖泊富营养化评价，就是通过与湖泊营养状态有关的一系列指标及指标间的相互关系，对湖泊的营养状态作出准确的判断。目前，国内外提出的湖泊富营养化综合评价方法有几十种。我国水体富营养化评价的基本方法主要有营养状态指数法(卡尔森营养状态指数(TSI))、修正的营养状态指数法、综合营养状态指数(TLI)法、营养度指数法和评分公式法。现有文献提出的水体富营养化评价模型，如考虑指标协调性的湖泊富营养化评价模型(张亦飞.2007.考虑指标协调性的湖泊富营养化评价模型[J].环境科学学报，27(11)：1924-1928.)、距离测度模型(张亦飞.2008.湖泊富营养化综合评价的距离测度模型[J].水利学报，38(4)：472-475.)、投影寻踪模型(金菊良，魏一鸣，丁晶.2001.水质综合评价的投影寻踪模型[J].环境科学学报，21(4)：431-434.)、插值模型(金菊良，丁晶，魏一鸣等.2002.水质综合评价的插值模型[J].水利学报，12(2)：91-94.)等主要从评价函数结构和指标权重赋值两方面入手进行研究。由于评价系统的非线性特征及研究切入点的原因，评价函数通常结构复杂，机理分析相对困难，且在实际进行水体富营养化评价时需要解决评价过程中客观存在的以下三类问题：1)、水体富营养化评价通常需要考虑多个评价因子的综合影响。假设对于某水体M，需要综合考虑m+n种评价因子的影响，取一组实际监测数据，其中有m种评价物的浓度值属于A级，剩下n种评价物的浓度值属于B级，则水体M的营养化级别难以确定；2)、对于某一评价指标，仅以其数值为阈值划分营养级别是不合理的。例如：对某评价因子X，实测数据X1＝50.1，X2＝50.2，二者浓度值差别很小，可能是由于实际观测、取样、计算误差或舍入造成，而相应的评价结果却可能被划分为两个不同的级别；3)、对于相同的数值，不同的专家也可能认为它隶属于不同的营养化级别，人为因素也直接影响着评价结果。因此，水体富营养化程度评价不可避免模糊性和随机性。为此，提出了一种新的湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，综合考虑了评价过程中存在的模糊性与随机性的特点，构成了定性与定量之间的映射，根据确定的水体富营养化评价因子及标准，可以生成各因子隶属于各营养化级别的模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，包括以下步骤：S1、构建湖泊湿地区的生态风险评价指标体系，即构建湖泊湿地区各个站点的生物多样性指数和综合污染指数，以及获取湖泊湿地区的社会经济发展压力指数的生态风险评价指标体系；S2、依据已有标准值确定上述指标体系内各项指标的风险上限和风险下限的标准值，对各个站点的数据进行标准化处理；S3、进行风险程度计算，使用层次分析法确定各指标权重，通过加权加和获得各个站点的生态风险值；S4、揭示湖泊湿地区域生态风险的时空分布差异，包括对湖泊湿地区进行时空区段划分：时间区段划分为枯水期、平水期和丰水期；空间区段划分是通过建立湖泊湿地区盐度分布数值模型，然后以各等盐线为界限将各个站点分属到具有不同盐度的湖泊湿地区段；同时进行污染源划分：按照是否有污染源将湖泊湿地区各个站点划分为无源区和有源区；以上述经时空区段划分后的湖泊湿地区段为基础，得到各个湖泊湿地区段的风险值，揭示湖泊湿地区生态风险时空分布格局，从而甄别出导致湖泊湿地区域风险的主要因素；S5、水质信息设定，包括设置水质等级、流速和水深参数；S6、设置污染事故，包括污染物时间、经度、纬度、污染物名称和污染物的量；S7、输入水动力边界条件，包括边界描述、边界类型、分支名称、断面距离、闸门编号和边界编号；S8、运行模拟方案，显示污染物迁移过程及曲线分析图；S9、读取湖泊湿地区监测点的实测数据，根据综合模型计算每个评价因子隶属于各个等级的富营养化级别的确定度，并将该确定度乘以相应的权重得到确定度评价值；S10、计算该湖泊湿地区监测点在一个富营养化级别内的所有评价因子的确定度评价值之和，确定确定度评价值之和最高的富营养化级别即为该湖泊湿地区监测点的富营养化级别；S11、根据步骤S4中所述的导致湖泊湿地区域风险的主要因素，以及步骤S8中所述的曲线分析图对比步骤S9、S10，选取发生服务器，生成综合评价模型。进一步的，步骤S1中所述的生物多样性指数包括浮游植物多样性指数、浮游动物多样性指数与底栖生物多样性指数；所述的综合污染指数包括由高锰酸盐指数(mg/L)、PH、石油烃(mg/L)与壬积酚(ng/L)组成的常规污染指数，由TN(mg/L)、TP(mg/L)与DO(mg/L)组成的富营养化指数，由每千克沉积物中所含Cu、Pb、Zn与Cr的毫克数组成的沉积物重金属指数；所述的社会经济发展压力指数包括由湖泊湿地区的人口密度、人口增长率和城市化率组成的社会发展压力指数，以及由人均生产总值、工业废水排放达标率和万元GDP废水排放总量组成的经济发展压力指数。进一步的，步骤S2对生物多样性指数，选择1和3分别作为风险上限和风险下限的标准值；对综合污染指数，选择国家地表水水质标准中的V类水和I类水的水质标准分别作为风险上限和风险下限的标准值；对于社会经济发展压力指数，以河流流域内该指数出现的最劣值作为风险上限的标准值，以河流流域内该指标出现的最优值作为风险下限的标准值，采用极差标准化方法对指标进行标准化。进一步的，步骤S3的层次分析法确定权重的步骤为，第一步给生物多样性指数、综合污染指数和社会经济发展压力指数三大类别下的各项基本指标赋予权重，要求取0-1之间的一个值，且各大类别下指标权重的加和分别都为1；第二步，对生物多样性指数、综合污染指数和社会经济发展压力指数三大类别赋予权重，同样要求取0-1之间的一个值，且保证三大类别权重的加和为1；由以上两步可得各指标的综合权重，即为第一步中的指标权重与第二步中的类别权重之积，由此可以保证所有指标的综合权重均为0-1之间的一个值，并加和为1；最后，将步骤S2中的指标标准化结果与本步得到的指标权重对应相乘后求和，得到研究区的生态风险值。进一步的，步骤S11中的综合评价模型选择三维非结构原始方程有限体积的海洋模型(FVCOM)。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：1)、本专利技术弥补了目前河口生态风险评价研究多将河口生态系统视为统一整体，忽略其由于盐度和其他变量的动态变化而导致的时空分布差异的缺陷，建立了一种针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建湖泊湿地区的生态风险评价指标体系，即构建湖泊湿地区各个站点的生物多样性指数和综合污染指数，以及获取湖泊湿地区的社会经济发展压力指数的生态风险评价指标体系；S2、依据已有标准值确定上述指标体系内各项指标的风险上限和风险下限的标准值，对各个站点的数据进行标准化处理；S3、进行风险程度计算，使用层次分析法确定各指标权重，通过加权加和获得各个站点的生态风险值；S4、揭示湖泊湿地区域生态风险的时空分布差异，包括对湖泊湿地区进行时空区段划分：时间区段划分为枯水期、平水期和丰水期；空间区段划分是通过建立湖泊湿地区盐度分布数值模型，然后以各等盐线为界限将各个站点分属到具有不同盐度的湖泊湿地区段；同时进行污染源划分：按照是否有污染源将湖泊湿地区各个站点划分为无源区和有源区；以上述经时空区段划分后的湖泊湿地区段为基础，得到各个湖泊湿地区段的风险值，揭示湖泊湿地区生态风险时空分布格局，从而甄别出导致湖泊湿地区域风险的主要因素；S5、水质信息设定，包括设置水质等级、流速和水深参数；S6、设置污染事故，包括污染物时间、经度、纬度、污染物名称和污染物的量；S7、输入水动力边界条件，包括边界描述、边界类型、分支名称、断面距离、闸门编号和边界编号；S8、运行模拟方案，显示污染物迁移过程及曲线分析图；S9、读取湖泊湿地区监测点的实测数据，根据综合模型计算每个评价因子隶属于各个等级的富营养化级别的确定度，并将该确定度乘以相应的权重得到确定度评价值；S10、计算该湖泊湿地区监测点在一个富营养化级别内的所有评价因子的确定度评价值之和，确定确定度评价值之和最高的富营养化级别即为该湖泊湿地区监测点的富营养化级别；S11、根据步骤S4中所述的导致湖泊湿地区域风险的主要因素，以及步骤S8中所述的曲线分析图对比步骤S9、S10，选取发生服务器，生成综合评价模型。...

【技术特征摘要】
1.一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建湖泊湿地区的生态风险评价指标体系，即构建湖泊湿地区各个站点的生物多样性指数和综合污染指数，以及获取湖泊湿地区的社会经济发展压力指数的生态风险评价指标体系；S2、依据已有标准值确定上述指标体系内各项指标的风险上限和风险下限的标准值，对各个站点的数据进行标准化处理；S3、进行风险程度计算，使用层次分析法确定各指标权重，通过加权加和获得各个站点的生态风险值；S4、揭示湖泊湿地区域生态风险的时空分布差异，包括对湖泊湿地区进行时空区段划分：时间区段划分为枯水期、平水期和丰水期；空间区段划分是通过建立湖泊湿地区盐度分布数值模型，然后以各等盐线为界限将各个站点分属到具有不同盐度的湖泊湿地区段；同时进行污染源划分：按照是否有污染源将湖泊湿地区各个站点划分为无源区和有源区；以上述经时空区段划分后的湖泊湿地区段为基础，得到各个湖泊湿地区段的风险值，揭示湖泊湿地区生态风险时空分布格局，从而甄别出导致湖泊湿地区域风险的主要因素；S5、水质信息设定，包括设置水质等级、流速和水深参数；S6、设置污染事故，包括污染物时间、经度、纬度、污染物名称和污染物的量；S7、输入水动力边界条件，包括边界描述、边界类型、分支名称、断面距离、闸门编号和边界编号；S8、运行模拟方案，显示污染物迁移过程及曲线分析图；S9、读取湖泊湿地区监测点的实测数据，根据综合模型计算每个评价因子隶属于各个等级的富营养化级别的确定度，并将该确定度乘以相应的权重得到确定度评价值；S10、计算该湖泊湿地区监测点在一个富营养化级别内的所有评价因子的确定度评价值之和，确定确定度评价值之和最高的富营养化级别即为该湖泊湿地区监测点的富营养化级别；S11、根据步骤S4中所述的导致湖泊湿地区域风险的主要因素，以及步骤S8中所述的曲线分析图对比步骤S9、S10，选取发生服务器，生成综合评价模型。2.根据权利要求1所述的一种湖泊湿地富营养化评价模型构建方法，其特征在于，步骤S1中所述的生物多样性指数包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永波，余昱莹，朱晓成，周子尧，朱嘉馨，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32