[发明专利]一种大型浅水湖泊扰动强度空间格局的确定方法

说明书

本发明提供了一种大型浅水湖泊扰动强度空间格局的确定方法，包括：基于逐日历史气象数据分析获得湖泊所在区域多年盛行风向；计算湖泊内每个网格点东、南、西、北4个方位离岸距离，选取2个盛行风向下网格点离岸距离加和作为湖泊扰动指数，进而获得扰动指数的空间分布，表征湖泊扰动强度的空间格局；根据实测或者遥感影像反演获得湖泊内每个网格点悬浮物浓度；将计算的每个网格点扰动指数与对应的悬浮物浓度进行相关分析和空间格局一致性分析，根据建立的扰动指数空间格局与悬浮物浓度空间格局高度是否一致，并且两者之间是否存在极显著正相关，进行扰动指数的有效性分析。本发明适用于各类大型浅水湖泊，同时操作方法简便，易于推广和应用。

技术领域

本发明涉及环境科学及监测技术领域，涉及一种湖泊水动力扰动强度确定方法，尤其涉及一种大型浅水湖泊扰动强度空间格局的确定方法。

背景技术

浅水湖泊容易受风浪等水动力扰动引起的沉积物再悬浮的影响，沉积物再悬浮在控制浅水湖泊生态系统结构和功能上发挥着重要作用。水动力对浅水湖泊生态系统的影响是多方面的，主要包括：

1）风浪的扰动造成底泥中营养盐的内源释放和浮游植物复苏、增加了水体营养盐浓度、促进了藻类的生长，促使初级生产力提高；

2）改变水土界面的氧化还原环境使微生物发生变化，从而影响有机物的降解和矿化；

3）决定蓝藻的下沉、上浮、垂直迁移和水平漂移，进而控制蓝藻水华的时空分布和迁移堆积；

4）水动力扰动引起的沉积物的再悬浮往往增加了上覆水体的悬浮物浓度，促进光的衰减，降低了真光层深度，往往会抑制湖泊初级生产力和影响沉水植物空间格局；

5）水动力扰动会破坏沉水植物和挺水植物根、茎、叶，影响植物生长和分布。

我国有三分之一以上的淡水湖泊是浅水湖泊，长江中下游更是我国浅水湖泊集中分布区域，汇集了鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖等典型大型浅水湖泊，而水动力扰动在这些湖泊水环境和生态系统演化中扮演着至关重要的作用。因此，快速、简便的确定大型浅水湖泊水动力扰动强度，是开展湖泊生态环境演化研究的前提和基础。

水动力扰动强度空间格局获取主要有两种方法，一种方法是通过多个站点波浪、湖流仪同步测定，另一种方法是设定边界条件进行盛行风向下水动力模拟。水动力扰动强度的现场测定，要在不同水域架设多套甚至数十套波浪、湖流仪同步测定水动力扰动强度非常困难。即便开展水动力强度的同步测定，获得的水动力扰动强度值也往往是离散的，很难插值到不同网格点上。而水动力模拟往往是理想的边界条件和风场条件下得到的，其与现实环境下的水动力扰动强度仍存在较大的差距。更为重要的是无论是现场测定还是水动力模拟，既需要昂贵的仪器又需要专业人士，很难快速实现水动力扰动强度空间格局的确定，因此无法满足开展一般的水动力扰动对环境要素的影响研究。

发明内容

本发明目的是建立一种简易、快速的大型浅水湖泊扰动强度空间格局的确定方法，适用于各类大型浅水湖泊，同时操作方法简便，易于推广和应用。

本发明中，大型浅水湖泊网格点悬浮物浓度的高低反映了网格点水动力扰动的强弱，在本技术领域内，悬浮物浓度常用以表征水动力扰动强度，评判扰动指数的有效性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型浅水湖泊扰动强度空间格局的确定方法，所述方法包括以下步骤：

S1、基于逐日历史气象数据分析获得湖泊所在区域多年盛行风向；

S2、计算湖泊内每个网格点东、南、西、北4个方位离岸距离，选取2个盛行风向下网格点离岸距离加和作为湖泊扰动指数，进而获得扰动指数的空间分布，表征湖泊扰动强度的空间格局；

S3、根据实测或者遥感影像反演获得湖泊内每个网格点悬浮物浓度，悬浮物浓度的高低反映了网格点水动力扰动的强弱；