[发明专利]一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法

权利要求书

1.一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下：

(1)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块；

(2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块；

(3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；

(4)对每一模型时间步长微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。

2.一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下：

(1)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块；

(2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块；

(3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用；

所述水质模块对水体中的的水质指标(DO、TP、PO₄^3--P、TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、Chla)进行动态模拟，为沉水植物提供光照、温度、营养物质和其他强迫函数；

所述沉水植物模块描述沉水植物生长和腐解；沉水植物模块包含3个状态变量：茎(水柱中的生物量)、根(底质中的生物量)和附生植物(生长于沉水植物叶表的植物)；茎消耗水体中的营养物质并通过根消耗底质中的营养物质；附生植物吸收水体中的营养物质；根与底质交换营养物质。沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物的动力学质量守恒方程为：

∂(RPS)∂t=[(1-FPRPR)·PRPS-RRPS-LRPS]·RPS+JRPRS]]>

∂(RPR)∂t=FPRPR·PRPS·RPS-(RRPR+LRPR)·RPR-JRPRS]]>

∂(RPE)∂t=(PRPE-RRPE-LRPE)·RPE]]>

∂(RPD)∂t=FRPSD·LRPS·RPS-LRPD·RPD]]>

P_RPS＝PM_RPS·min(f(N)_RPS，f(P)_RPS)·f(I)_RPS·f(T)_RPS

f(I)RPS=2.718Kess·HRPS(exp(-IoIsso·exp(-Kess·H))-exp(-IoIsso·exp(-Kess·(H-HRPS))]]>

f(N)RPS=WQNH4+WQNO3+KHNRPSKHNRPR·(NH4B+NO3B)KHNRPS+WQNH4+WQNO3+KHNRPSKHNRPR·(NH4B+NO3B)]]>

f(P)RPS=WQPO4+KHPRPSKHPRPR·PO4BKHPRPS+WQPO4+KHPRPSKHPRPR·PO4B]]>

f(T)RPS=exp(-KTP1RPS·[T-TP1RPS]2),ifT≤TP1RPS1,ifTP1RPS≤T≤TP2RPSexp(-KTP2RPS·[T-TP2RPS]2),ifT≥TP2RPS]]>

t表示时间(d)；

H为水深(m)，输入数据；

I_o为光照辐射(umol/m²/s)，输入数据；

T为水温(℃)，输入数据；

RPS为沉水植物茎生物量(g C/m²)，未知量；

F_PRPR为直接转移到沉水植物根部的产物(0＜F_PRPR＜1)，0.3；

P_RPS为沉水植物茎的生长率(d^-1)，未知量；

PM_RPS为沉水植物茎的最大生长率(d^-1)，0.8；

f(N)_RPS，f(P)_RPS，f(I)_RPS，f(T)_RPS分别为沉水植物茎生长的氮，磷，光照，温度限制函数；

Kess为水体消光系数(m^-1)，0.475；

I_sso为沉水植物生长最优光强(umol/m²/s)，600；

HRPS为沉水植物平均茎高(m)，0.8；

KHN_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收氮的半饱和常数(g N/m³)，0.19/0.95；

NH₄/NO₃B分别为底泥氨氮和硝酸盐氮的浓度(g N/m³)，2.0/2.0；

KHP_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收磷的半饱和常数(g P/m³)，0.19/0.95；

PO₄B分别为底泥正磷酸盐的浓度(g P/m³)，0.2；

KTP1/2_RPS分别为低温和高温时对沉水植物茎生长的影响(℃^-2)，0.008/0.008；

TP1/2_RPS分别为沉水植物茎生最优温度的下限和上相(℃)，22/33；

R_RPS为沉水植物茎的呼吸率(d^-1)，0.3；

L_RPS为沉水植物茎的非呼吸损失率(d^-1)，0.2；

JRP_RS为沉水植物根向沉水植物茎的正的碳输送(g C/(m²d))，0.1；

RPR为沉水植物根生物量(g C/m²)，未知量；

R_RPR为沉水植物根的呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPR为沉水植物根的非呼吸损失率(d^-1)，0.1；

RPE为沉水植物上的附生植物生物量(g C/m^-2)，未知量；

P_RPE为附生植物生长率(d^-1)，0.75；

R_PRE为附生植物呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPE为附生植物非呼吸损失率(d^-1)，0.1；

RPD为沉水植物茎碎屑的生物量(g C/m²)，未知量；

F_RPSD为茎碎屑的损失分量(0^-1)，0.2；

L_RPD为碎屑腐解率，0.1；

(4)对每一模型时间步长微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。

3.如权利要求1所述的一种通过构建生长模拟模型来预测沉水植物的生物量的方法，其特征在于步骤如下：

(1)使用水质分析仪器获取湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧的数据，根据湖泊中藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即水质模块：

藻类动力学质量守恒方程：

∂Bg∂t=(WQPg-WQBMg-WQPRg-WSgH)·Bg]]>

∂Bc∂t=(WQPc-WQBMc-WQPRc-WScH)·Bc]]>

有机碳动力学质量守恒方程：

∂WQRPOC∂t=Σx=c,gFCRP·WQPRx·WQBx-WQKRPOC·WQRPOC-WSrp·WQRPOCH]]>

∂WQRPOC∂t=Σx=c,gFCLP·WQPRx·WQBx-WQKLPOC·WQLPOC-WSrp·WQLPOCH]]>

∂WQDOC∂t=Σx=c,g[FCDx+(1-FCDx)·KHRxKHRx+WQDO]WQBMx·WQBx+Σx=c,gFCDP·WQPRx·WQBx+KRPOC·WQRPOC+WQKLPOC·WQLPOC-WQKHR·WQDOC-WQDenit·WQDOC]]>

磷动力学质量守恒方程：

∂WQRPOP∂t=Σx=c,g(FPRx·WQBMx+FPRP·WQPRx)·WQAPC·WQBx-WQKRPOP·WQRPOP+WSrp·WQRPOPH]]>

∂WQRPOP∂t=Σx=c,g(FPLx·WQBMx+FPLP·WQPRx)·WQAPC·WQBx-WQKLPOP·WQLPOP+WSlp·WQRPOPH]]>

∂WQDOP∂t=Σx=c,g(FPDx·WQBMx+FPDP·WQRPx)·WQAPC·WQBx+WQKRPOP·WQRPOP+WQKLPOP·WQLPOP-WQKDOP·WQDOP]]>

∂WQPO4∂t=Σx=c,g(FPIx·WQBMx+FPIP·WQPRx-WQPx)·WQAPC·WQBx+WQKDOP·WQDOP+BFPO4H]]>

氮动力学质量守恒方程：

∂WQRPON∂t=Σx=c,g(FNRx·WQBMx+FNRP·WQPRx)·WQANC·WQBx-WQKRPOP·WQRPON+WSrp·WQRPONH]]>

∂WQLPON∂t=Σx=c,g(FNLx·WQBMx+FNLP·WQPRx)·WQANC·WQBx-WQKLPOP·WQLPON+WSlp·WQLPONH]]>

∂WQDOP∂t=Σx=c,g(FNDx·WQBMx+FNDP·WQPRx)·WQANC·WQBx+WQKRPON·WQRPON+WQKLPON·WQLPON-WQKDON·WQDON]]>

∂WQNH4∂t=Σx=c,g(FNIx·WQBMx+FNIP·WQPRx-WQPNx·WQPx)·WQAPCx·WQBx+WQKDON·WQDON-WQNit·WQNH4+BFNH4H]]>

∂WQNO3∂t=-Σx=c,g(1-WQPNx)·WQPx·WQANCx·WQBx+WQNit·WQNH4-ANDC·WQDenit·WQDOC+BFNO3H]]>

溶解氧动力学质量守恒方程：

∂DO∂t=Σx=c,g((1.3-0.3·WQPNx)·WQPx-(1-FCDx)·WQDOKHRx+WQDO·WQBMx)·AOCR·WQBx-AQNT·WQNit·WQNH4-AOCR·WQKHR·WQDOC+WQKr·(WQOsat-WQDO)+SODH---(2)]]>

t表示时间(d)；

H为表示水位(m)，输入数据；

B_g/c分别为绿藻和蓝藻的生物量(g C/m³)，未知量；

WQP_g/c分别为绿藻和蓝藻的生产速率(d^-1)，1.2；2.0；

WQBM_g/c分别为绿藻和蓝藻的基础新陈代谢速率(d^-1)，0.12；0.05；

WQPR_g/c分别为绿藻和蓝藻的捕食速率(d^-1)；

WS_g/c分别为绿藻和蓝藻的沉降速率(m/d)，0.04；0.04；

WQRPOC为难溶性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

WQLPOC为活性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

WQDOC为溶解性有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

FCRP为被捕食的碳中所生成的难溶性颗粒有机碳部分，0.2；

FCLP为被捕食的碳中所生成的活性颗粒有机碳部分，0.0；

FCDP为被捕食的碳中所生成的溶解性有机碳部分，0.8；

FCD为藻类常数(0-1)，0；

WQK_RPOC为难溶性颗粒有机碳水解速率(d^-1)，0.005；

WQK_LPOC为活性颗粒有机碳水解速率(d^-1)，0；

WS_rp/lp分别为难溶性颗粒和活性颗粒沉降速率(m/d)，0.02；0.02；

KHR为藻类溶解性有机碳排泄物的溶解氧半饱和常数(g O₂/m³)，0.5；0.5；

WQDO为溶解氧浓度(g O₂/m³)，未知量；

WQK_HR为溶解性有机碳的异氧呼吸速率(d^-1)，0.3；

WQDenit为反硝化作用速率(d^-1)，0.2；

WQRPOP为难溶性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQLPOP为活性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQDOP为溶解性有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQPO₄为溶解态磷酸盐浓度(g P/m³)，未知量；

FPR为藻类新陈代谢的磷作为难溶性颗粒有机磷的部分，0.2；

FPL为藻类新陈代谢的磷作为活性颗粒有机磷的部分，0；

FPD为藻类代谢的磷中所生成的溶解性有机磷部分，0.6；

FPI为藻类代谢的磷中所生成的无机磷部分，0.2；

FPRP为被捕食的磷中所生成的难溶性颗粒有机磷部分，0.2；

FPLP为被捕食的磷中所生成的活性颗粒有机磷部分，0；

FPDP为被捕食的磷中所生成的溶解性有机磷部分，0.6；

FPIP为被捕食的磷中所生成的无机磷部分，0.2；

WQAPC表示藻类的平均磷对碳的比例(g P/g C)，0.02；

WQK_RPOP为难溶性颗粒有机磷水解速率(d^-1)，0.005；

WQK_LPOP为活性颗粒有机磷水解速率(d^-1)，0；

WQK_DOP为溶解性有机磷的矿化速率(d^-1)，0；

BFPO₄为底泥-水柱磷酸盐交换通量(g N/(m²*d))，0.2；

WQRPON为难溶性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQLPON为活性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQDON为溶解性有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQNH₄为氨氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQNO₃为硝酸盐氮浓度(g N/m³)，未知量；

FNR为藻类新陈代谢的氮作为难溶性颗粒有机氮的部分，0.2；

FNL为藻类新陈代谢的氮作为活性颗粒有机氮的部分，0；

FND为藻类代谢的氮中所生成的溶解性有机氮部分，0.7；

FNI为藻类代谢的磷中所生成的无机氮部分，0.1；

FNRP为被捕食的氮中所生成的难溶性颗粒有机氮部分，0.2；

FNLP为被捕食的氮中所生成的活性颗粒有机氮部分，0；

FNDP为被捕食的氮中所生成的溶解性有机氮部分，0.7；

FNIP为被捕食的氮中所生成的无机氮部分，0.1；

WQANC表示藻类的平均氮对碳的比例(g N/g C)，0.08；

WQK_RPON为难溶性颗粒有机氮水解速率(d^-1)，0.005；

WQK_LPON为活性颗粒有机氮水解速率(d^-1)，0；

WQK_DON为溶解性有机氮的矿化速率(d^-1)，0.05；

ANDC为每氧化单位质量的溶解性有机碳减少的硝酸盐氮的质量，0.933；

WQPN为藻类对氨吸收偏好(0-1)，0.5；

WQNit为硝化速率(d^-1)，0.01；

BFNH₄为底泥-水柱氨氮交换通量(g N/(m²*d))，2.0；

BFNO₃为底泥-水柱硝酸盐氮交换通量(g N/(m²*d))，2.0；

AONT为单位质量的铵离子硝化所需溶解氧，4.33；

AOCR为呼吸作用中溶解氧与碳之比，2.67；

WQK_r为复氧系数(d^-1)，0.2；

WQDO_sat为溶解氧饱和浓度(g O₂/m³)，14；

SOD为底泥需氧量(g O₂/m³)，-1.0；

(2)根据沉水植物的茎、根和生长在茎部的附生植物之间的关系，得到相关的动力学质量守恒方程，即沉水植物模块：

∂(RPS)∂t=[(1-FPRPR)·PRPS-RRPS-LRPS]·RPS+JRPRS]]>

∂(RPR)∂t=FPRPR·PRPS·RPS-(RRPR+LRPR)·RPR-JRPRS]]>

∂(RPE)∂t=(PRPE-RRPE-LRPE)·RPE]]>

∂(RPD)∂t=FRPSD·LRPS·RPS-LRPD·RPD]]>

P_RPS＝PM_RPS·min(f(N)_RPS，f(P)_RPS)·f(I)_RPS·f(T)_RPS

f(I)RPS=2.718Kess·HRPS(exp(-IoIsso·exp(-Kess·H))-exp(-IoIsso·exp(-Kess·(H-HRPS))]]>

f(N)RPS=WQNH4+WQNO3+KHNRPSKHNRPR·(NH4B+NO3B)KHNRPS+WQNH4+WQNO3+KHNRPSKHNRPR·(NH4B+NO3B)]]>

f(P)RPS=WQPO4+KHPRPSKHPRPR·PO4BKHPRPS+WQPO4+KHPRPSKHPRPR·PO4B]]>

f(T)RPS=exp(-KTP1RPS·[T-TP1RPS]2),ifT≤TP1RPS1,ifTP1RPS≤T≤TP2RPSexp(-KTP2RPS·[T-TP2RPS]2),ifT≥TP2RPS]]>

t表示时间(d)；

H为水深(m)，输入数据；

I_o为光照辐射(umol/m²/s)，输入数据；

T为水温(℃)，输入数据；

RPS为沉水植物茎生物量(g C/m²)，未知量；

F_PRPR为直接转移到沉水植物根部的产物(0＜F_PRPR＜1)，0.3；

P_RPS为沉水植物茎的生长率(d^-1)，未知量；

PM_RPS为沉水植物茎的最大生长率(d^-1)，0.8；

f(N)_RPS，f(P)_RPS，f(I)_RPS，f(T)_RPS分别为沉水植物茎生长的氮，磷，光照，温度限制函数；

Kess为水体消光系数(m^-1)，0.475；

I_sso为沉水植物生长最优光强(umol/m²/s)，600；

HRPS为沉水植物平均茎高(m)，0.8；

KHN_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收氮的半饱和常数(g N/m³)，0.19/0.95；

NH₄/NO₃B分别为底泥氨氮和硝酸盐氮的浓度(g N/m³)，2.0/2.0；

KHP_RPS/RPR分别为沉水植物从水柱/底泥吸收磷的半饱和常数(g P/m³)，0.19/0.95；

PO₄B分别为底泥正磷酸盐的浓度(g P/m³)，0.2；

KTP1/2_RPS分别为低温和高温时对沉水植物茎生长的影响(℃^-2)，0.008/0.008；

TP1/2_RPS分别为沉水植物茎生最优温度的下限和上相(℃)，22/33；

R_RPS为沉水植物茎的呼吸率(d^-1)，0.3；

L_RPS为沉水植物茎的非呼吸损失率(d^-1)，0.2；

JRP_RS为沉水植物根向沉水植物茎的正的碳输送(g C/(m²d))，0.1；

RPR为沉水植物根生物量(g C/m²)，未知量；

R_RPR为沉水植物根的呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPR为沉水植物根的非呼吸损失率(d^-1)，0.1；

RPE为沉水植物上的附生植物生物量(g C/m^-2)，未知量；

P_RPE为附生植物生长率(d^-1)，0.75；

R_PRE为附生植物呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPE为附生植物非呼吸损失率(d^-1)，0.1；

RPD为沉水植物茎碎屑的生物量(g C/m²)，未知量；

F_RPSD为茎碎屑的损失分量(0-1)，0.2；

L_RPD为碎屑腐解率，0.1；

(3)将水质模块与沉水植物模块进行耦合，相关的动力学质量守恒方程添加沉水植物的作用：

沉水植物模块与水质模块之间有机碳的耦合关系给定为：

∂WQRPOC∂t=FCRRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FCRLRPS·LRPSH·RPS+FCRRPE·RRPE+FCRLRPE·LRPEH·RPE+FCRLRPD·LRPDH·RPD]]>

∂WQLPOC∂t=FCLRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FCLLRPS·LRPSH·RPS+FCLRPE·RRPE+FCLLRPE·LRPEH·RPE+FCLLRPD·LRPDH·RPD]]>

∂WQRDOC∂t=FCDRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FCDLRPS·LRPSH·RPS+FCDRPE·RRPE+FCDLRPE·LRPEH·RPE+FCDLRPD·LRPDH·RPD]]>

沉水植物模块与水质模块之间溶解氧的耦合关系给定为：

∂DO∂t=PRPS·RPSOC·RPS+PRPE·RPEOC·RPEH]]>

沉水植物模块与水质模块之间磷的耦合关系给定为：

∂WQRPOP∂t=FPRRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FPPLRPS·LRPSH·RPSPC·RPS+FPRRPE·RRPE+FPRLRPE·LRPEH·RPEPC·RPE+FPRLRPD·LRPDH·RPSPC·RPD]]>

∂WQLPOP∂t=FPLRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FPLLRPS·LRPSH·RPSPC·RPS+FPLRPE·RRPE+FPLLRPE·LRPEH·RPEPC·RPE+FPLLRPD·LRPDH·RPSPC·RPD]]>

∂WQDOP∂t=FPRRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FPDLRPS·LRPSH·RPSPC·RPS+FPDRPE·RRPE+FPDLRPE·LRPEH·RPEPC·RPE+FPDLRPD·LRPDH·RPSPC·RPD]]>

∂WQPO4∂t=FPIRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FPILRPS·LRPSH·RPSPC·RPS+FPIRPE·RRPE+FPILRPE·LRPEH·RPEPC·RPE+FPILRPD·LRPDH·RPSPC·RPD-FRPSPW·PRPS·RPSPC·RPSH-PRPE·RPEPC·RPEH]]>

沉水植物模块与水质模块之间氮的耦合关系给定为：

∂WQRPON∂t=FNRRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FNRLRPS·LRPSH·RPSNC·RPS+FNRRPE·RRPE+FNRLRPE·LRPEH·RPENC·RPE+FNRLRPD·LRPDH·RPSNC·RPD]]>

∂WQLPON∂t=FNLRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FNRLRPS·LRPSH·RPSNC·RPS+FNRRPE·RRPE+FNRLRPE·LRPEH·RPENC·RPE+FNRLRPD·LRPDH·RPSNC·RPD]]>

∂WQDON∂t=FNDRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FNDLRPS·LRPSH·RPSNC·RPS+FNDRPE·RRPE+FNDLRPE·LRPEH·RPENC·RPE+FNDLRPD·LRPDH·RPSNC·RPD]]>

∂WQNH4∂t=FNIRPS·RRPS+(1-FRPSD)·FNILRPS·LRPSH·RPSNC·RPS+FNIRPE·RRPE+FNILRPE·LRPEH·RPENC·RPE+FPRLRPD·LRPDH·RPSNC·RPD-PNRPS·FRPSNW·PRPS·RPSNC·RPSH-PNRPE·PRPE·RPENC·RPEH]]>

∂WQNO3∂t=-(1-PNRPS)·FRPSNW·PRPS·RPSNC·RPSH-(1-PNRPE)·PRPE·RPENC·RPEH]]>

t表示时间(d)；

H为表示水位(m)，输入数据；

WQRPOC为难溶性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

WQLPOC为活性颗粒有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

WQDOC为溶解性有机碳浓度(g C/m³)，未知量；

RPS为沉水植物茎生物量(g C/m²)，未知量；

F_PRPR为直接转移到沉水植物根部的产物(0＜F_PRPR＜1)，0.3；

P_RPS为沉水植物茎的生长率(d^-1)，0.8；

R_RPS为沉水植物茎的呼吸率(d^-1)，0.3；

L_RPS为沉水植物茎的非呼吸损失率(d^-1)，0.2；

JRP_RS为沉水植物根向沉水植物茎的正的碳输送(g C/(m²d))，0.1；

RPR为沉水植物根生物量(g C/m²)，未知量；

R_RPR为沉水植物根的呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPR为沉水植物根的非呼吸损失率(d^-1)；

RPE为沉水植物上的附生植物生物量(g C/m^-2)，未知量；

P_RPE为附生植物生长率(d^-1)，0.75；

R_PRE为附生植物呼吸率(d^-1)，0.1；

L_RPE为附生植物非呼吸损失率(d^-1)，0.1；

RPD为沉水植物茎碎屑的生物量(g C/m²)，未知量；

F_RPSD为茎碎屑的损失分量(0-1)，0.2；

L_RPD为碎屑腐解率，0.1；

FCR为呼吸产生的难溶性颗粒有机碳部分，0.2；

FCL为呼吸产生的活性颗粒有机碳部分，0；

FCD为呼吸产生的溶解性有机碳部分，0.8；

FCRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机碳损失部分，0.2；

FCLL为非呼吸作用引起的溶解性颗粒有机碳损失部分，0；

FCDL为非呼吸作用引起的溶解性有机碳损失部分，0.8；

RPSOC为沉水植物茎氧碳比，0.2；

RPEOC为附生植物氧碳比，0.2；

WQRPOP为难溶性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQLPOP为活性颗粒有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQDOP为溶解性有机磷浓度(g P/m³)，未知量；

WQPO₄为溶解态磷酸盐浓度(g P/m³)。未知量；

FPR为呼吸产生的难溶性颗粒有机磷部分，0.2；

FPL为呼吸产生的活性颗粒有机磷部分，0；

FPD为呼吸产生的溶解性有机磷部分，0.6；

FPI为呼吸产生的溶解性无机磷部分，0.2；

FPRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机磷损失部分，0.2；

FPLL为非呼吸作用引起的溶解性颗粒有机磷损失部分，0；

FPDL为非呼吸作用引起的溶解性有机磷损失部分，0.6；

FPIL为非呼吸作用引起的溶解性无机磷损失部分，0.2；

RPSPC为沉水植物茎磷碳比，0.011；

RPEPC为附生植物磷碳比，0.011；

F_RPSPW为从水柱吸收PO₄的组分，0.4；

WQRPON为难溶性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQLPON为活性颗粒有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQDON为溶解性有机氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQNH₄为氨氮浓度(g N/m³)，未知量；

WQNO₃为硝酸盐氮浓度(g N/m³)，未知量；

FNR为呼吸产生的难溶性颗粒有机氮部分，0.1；

FNL为呼吸产生的活性颗粒有机氮部分，0.2；

FND为呼吸产生的溶解性有机氮部分，0；

FNI为呼吸产生的氨组分，0.7；

FNRL为非呼吸作用引起的难溶性颗粒有机氮损失部分，0.1；

FNLL为非呼吸作用引起的溶解性颗粒有机氮损失部分，0.2；

FNDL为非呼吸作用引起的溶解性有机氮损失部分，0；

FNIL为非呼吸作用引起的氨组分，0.7；

RPSNC为沉水植物茎氮碳比，0.18；

RPENC为附生植物氮碳比，0.18；

F_RPSNW为从水柱吸收NH4₄和NO₃的组分，0.4；

PN_RPS为沉水植物茎对铵离子的偏好性分数，0.2；

PN_RPE为附生植物对铵离子的偏好性分数，0.2；

(4)再根据生长模拟模型通过如下步骤预测浅水湖泊中沉水植物的生物量：

1)将浅水湖泊气象水文数据输入所构建的生长模拟模型，并设定藻类、有机碳、磷、氮、溶解氧、沉水植物初始值以及生长模拟模型参数值；

2)生长模拟模型涉及到的动力学质量守恒方程具有如下通式：

∂C∂t=a·C+b]]>

式中，C为浓度，a，b均为常数；

这一方程可以用下面的隐式格式来计算：

Cn+1-CnΔt=a·Cn+1+b]]>

式中，n表示第n时间步；

利用上述方法求解生长模拟模型微分方程，每一模型时间步，所有状态变量得以更新；

3)对每一模型时间步长微分方程求解，最终得到沉水植物的生物量，完成沉水植物生物量的预测。