[发明专利]一种浅水湖泊水华风险分析预警系统及其分析预警方法

说明书

本发明公开一种浅水湖泊水华风险分析预警系统及其分析预警方法，系统包括数据汇集模块和数据挖掘模块，数据汇集模块由常规监测装置、声学遥测装置和辅助装置组成，数据挖掘模块由驱动因子识别单元、驱动因子适宜区间确定单元、驱动因子独立效应量化单元、环境驱动模式分析比较单元和水华风险评估单元组成。本发明实现环境因子高空间分辨率监测的同时避免了传统环境监测方法面临的硬件设施大规模布设问题，水华预警误报、漏报率低，可服务于浅水湖泊水华灾害防治与水资源管理。

技术领域

本发明属于水环境保护技术领域，具体涉及一种浅水湖泊水华风险分析预警系统及其分析预警方法。

背景技术

在全球范围内，越来越多的浅水湖泊出现不同程度的富营养化特征，水华暴发频次和规模都在增加，该问题已经成为社会关注的一个焦点。水体富营养化是指水体所包含的营养物质浓度过高的状态，易于导致水生植物快速生长、水质恶化和水生态系统平衡破坏。富营养化湖泊中的浮游植物在适宜条件下快速生长并积聚，即产生水华现象。水华暴发的负面影响已为学术界与大众熟知，包括供水危机、水体变色、水体缺氧和鱼类死亡等。

浮游植物生长涉及物理及化学因子对其生理需求的满足程度，也受浮游动物捕获影响，因而水华暴发可视为藻类对水体环境的响应。然而湖泊所处环境的不断改变对其生态系统的影响愈发强烈。一方面，人类活动显著增加了进入湖泊水体限制性营养盐(如氮、磷等)的通量，从而为消除藻类快速生长限制埋下伏笔。另一方面，高温条件下蓝藻生长速率得到加大、水体垂向紊动受到抑制且水体粘滞性有所减弱，为蓝藻生长创造了有利条件，因此全球气候变暖很可能加重富营养化湖泊的蓝藻水华危害。

目前浅水湖泊水华预警所需的基础环境信息往往通过两种主要途径获取，一是卫星影像反演，二是水体定点监测。前者从数据获取角度来说比较方便，但现有反演方法有着极大的不确定性，得出的环境因子数据伴随较大误差；同时，卫星影像反演还受到不良天气(阴、雨、雪等)的极大制约。水体定点监测一般而言精度较高，数据获取相对来说也更为可靠、稳定，但该方法在满足环境因子高空间分辨率监测的需求下必然导致基础设施的密集布设问题，带来高昂的环境监测成本。在预警方法选择上，基于过程的水质模型具有较好的理论基础，但在实际应用时面临计算耗时长、参数难以估计等诸多问题；数据驱动方法可以实现水华风险高效预警，但在极端情况下得出的结果往往并不理想。鉴于此，针对浅水湖泊日益突出的富营养化和水华问题，提供一种新的浅水湖泊水华风险分析预警系统和方法显得尤为迫切。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种浅水湖泊水华风险分析预警系统及其分析预警方法。