巢湖西半湖水華暴發(fā)的多元驅(qū)動(dòng)因子分析及趨勢(shì)預(yù)測(cè).pdf

1、近年來我國(guó)的許多湖泊頻繁暴發(fā)水華,其面積、強(qiáng)度均在大幅度增長(zhǎng)。巢湖是我國(guó)五大淡水湖之一,同時(shí)也是安徽省內(nèi)最大的湖泊。根據(jù)當(dāng)?shù)毓芾聿块T的監(jiān)測(cè)結(jié)果,巢湖富營(yíng)養(yǎng)化水面已占全湖的70％,其中臨近合肥的西半湖長(zhǎng)期處于重富營(yíng)養(yǎng)或極富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),本世紀(jì)已出現(xiàn)了10余次較為嚴(yán)重的藍(lán)藻水華,城鄉(xiāng)飲水安全存在較大隱患,迫切需要從根源緩解水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。針對(duì)水華暴發(fā)的多元因子和趨勢(shì)預(yù)測(cè)進(jìn)行研究,有助于建立起識(shí)別水華驅(qū)動(dòng)因子和模擬藻類生物量動(dòng)態(tài)變化的理論和技術(shù)

2、體系,并提升對(duì)藻類暴發(fā)的應(yīng)對(duì)能力。因此,本論文著眼水質(zhì)、氣象、水文等多元環(huán)境因素對(duì)水華暴發(fā)的多元耦合驅(qū)動(dòng)作用,通過相關(guān)分析、因子分析、多元時(shí)間序列分析等方法,量化藻類生物量與環(huán)境因子間的相關(guān)關(guān)系,識(shí)別驅(qū)動(dòng)水華的顯著因子,構(gòu)建有效的水華暴發(fā)預(yù)測(cè)模型,分析水華藻類濃度的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì),并提出相關(guān)水華防治措施。
　　本文取得的主要成果如下:
　　使用與水華暴發(fā)相關(guān)的環(huán)境因子建立對(duì)水華暴發(fā)起到潛在的支配作用的因子模型,利用少數(shù)幾個(gè)公共

3、因子去解釋較多個(gè)環(huán)境因子中存在的復(fù)雜關(guān)系。分析結(jié)果表明,巢湖西半湖水華暴發(fā)的顯著驅(qū)動(dòng)因子為氣溫、水體營(yíng)養(yǎng)物濃度和光照、水位等。夏季水華暴發(fā)多為受到氣溫變化驅(qū)動(dòng)的結(jié)果,而春季藻類的大量增殖主要受到水體營(yíng)養(yǎng)條件和風(fēng)速、光照、水位等氣象水文條件變化的影響。
　　建立帶有多個(gè)環(huán)境因子時(shí)間序列作為輸入變量的多元時(shí)間序列模型ARIMAX,對(duì)葉綠素a濃度動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行擬合及預(yù)測(cè)。該模型的模擬精度較好,可根據(jù)歷史監(jiān)測(cè)資料定量預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)葉綠素

4、a濃度的變化情況,而且對(duì)不同區(qū)域水華發(fā)生的趨勢(shì)預(yù)測(cè)也有良好的適用性。通過模型,對(duì)藻類動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)的分析結(jié)果顯示,水華暴發(fā)是多元環(huán)境因子的共同驅(qū)動(dòng)結(jié)果,即春季期間水體需要保持較高的CODMn、BOD、TP等營(yíng)養(yǎng)水平和適合水華藻類增殖的pH、水位條件,在春夏過渡期間伴隨日照時(shí)間延長(zhǎng)需要水體含氮量持續(xù)升高,在此基礎(chǔ)上,夏季的高溫天氣將使該湖區(qū)出現(xiàn)水華暴發(fā)現(xiàn)象。
　　量化水質(zhì)、氣象、水文等環(huán)境因子與葉綠素a濃度之間的關(guān)聯(lián)度,篩選顯著水華驅(qū)

5、動(dòng)因子,分析多因素耦合作用對(duì)水華驅(qū)動(dòng)因子識(shí)別的影響。為了在多因素耦合條件下對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行有效篩選,建立分組偏相關(guān)分析方法,以此較全面地識(shí)別水華驅(qū)動(dòng)因子。
　　以環(huán)境影響因子為自變量、葉綠素a濃度為因變量,建立預(yù)測(cè)葉綠素a濃度變化的多元逐步回歸模型。該模型可操作性較強(qiáng),適于對(duì)水華暴發(fā)的趨勢(shì)作出定性預(yù)測(cè)。同時(shí),模型篩選出的顯著水華驅(qū)動(dòng)因子為水位、TN、CODMn和氣溫等,與相關(guān)分析和主因子分析結(jié)果一致,互為佐證。
　　對(duì)巢湖西半