富营养化生态模型研究探讨

文章探讨了生态模型的概念、富营养化生态模型的研究状况,并介绍了富营养化湖泊典型生态模型,包括磷与湖泊富营养化相关模型以及生态动力学模型,简要介绍了我国已的湖库生态动力学模型的应用,最后分析了富营养化生态模型的问题和展望.     

浅水湖泊水生植物适宜生物量评估方法的探讨

总结了水生植物对湖泊生态系统的影响、水生植物生物量控制与收割管理的研究,分析了目前浅水富营养化湖泊恢复过程中水生植物生物量确定方法的不足;立足于水生植物生长特点,提出了基于湖泊生态模型的浅水湖泊大型水生植物在生长期和衰亡期的适宜生物量评估方法的研究框架,本文可为指导湖泊生态修复工程及其后续维护,为完善健康湖泊的综合评价标准和湖泊生态修复理论提供科学支撑.     

湖泊富营养化控制技术综合集成方法框架

湖泊富营养化是人类社会活动对湖泊的影响导致的湖泊自然演变过程的浓缩,而富营养湖泊的水污染治理与生态恢复是一个长期的过程。以综合集成方法论为方法论指导,进行湖泊富营养化控制技术综合集成。在信息分析与发展预测、模型集成、技术评价的基础上,通过人与计算机的结合、交互完成工程方案的决策,湖泊富营养化控制技术综合集成有利于发挥湖泊富营养化控制工程的综合效益和长期效益,并为湖泊流域管理提供科学依据。     

集对分析用于湖泊富营养化评价研究

建立了利用集对分析方法进行湖泊水质富营养化评价的新模型，并研究了我国五个主要湖泊的富营养化状况，与其它方法进行比较，取得了满意的结果，为湖泊水质富营养化评价提供了一种简单而适用的评价方法。     

内陆湖泊富营养化内源污染治理工程对比研究

湖泊富营养化是重大水环境污染问题,目前我国正在开展富营养化的研究及其综合治理。本文分析了底泥疏浚工程、生态引水工程和水生植物修复三种典型的内陆湖泊内源污染治理工程技术在治理湖泊富营养化过程中的作用,综述了三种工程措施在国内外的运用现状,比较了三种措施在改善湖泊水环境过程中的优点和不足,指出在解决湖泊富营养化问题时单独使用其中一种方法都存在的局限性,在此基础上,以滇池为例,对三种工程措施的治理效果和结合途径进行探讨。     

第二阶梯湖泊富营养化自然地理因素及效应

为了明晰影响我国地形地貌第二级阶梯湖泊富营养化的主要自然地理驱动因素,为湖泊富营养化的有效治理提供参考,采用曲线回归方法分析了位于我国第二级阶梯的云南和新疆湖泊中Chl-a以及营养状态综合指数(TLI)与自然地理特征的相关性.结果表明,平均水深、海拔以及年均温与TLI指数具有较好的相关性,拟合模型分别符合三次/对数模型、二次模型和三次模型.Chl-a与年平均日照时数具有较好的相关性,拟合模型符合二次/三次模型.分析富营养化效应,藻类生长对透明度的影响以及营养物质对浮游藻类的生态效应(Chl-a/TP),结果发现,新疆湖泊中Chl-a与透明度呈倒数关系,云南湖泊中Chl-a与透明度呈幂函数关系;Chl-a与总磷的线性方程的斜率分别为177.595(云南)和222.758(新疆).影响我国第二级阶梯湖泊富营养化的主要自然地理驱动因素是湖泊的平均水深、海拔、年均温度及年平均日照时数,透明度与Chl-a含量的相关性以及营养物质TP对浮游藻类的生态效应存在区域差异.     

瑞典湖泊富营养化控制措施响应建模

在富营养化湖泊开展了生物化学湖泊模型(BIOLA)对不同富营养化管理行动的响应研究.此项研究中的管理行动包括减少营养物质载荷量、沉积物控制、生物控制,以及使用除草剂等.该模型用于模拟上世纪90年代湖泊中营养物和生物量浓度.另外,对同一时期的管理情景也进行了模拟.通过对几个生态参数校准,来更好地模拟所选定湖泊的行为,但对磷酸盐的模拟仍存在一些问题.这表明需要对模型做进一步的开发.在营养物质载荷量减少和通过降低食草鱼类的数量进行生物控制情景下,该湖泊出现了良好的发展态势.同时减少氮和磷的载荷量比仅仅减少其中一种成分的载荷量对湖泊水质有更大的影响.     

湖泊富营养化评价的模糊距离模型

本文采用模糊距离评价模型对湖泊富营养化的综合评价进行研究,在对我国15个湖泊富营养化实例评价中获得与实际相符合的评价结果。     

白洋淀水域WASP富营养化模型改进研究

在美国环保局开发的WASP湖泊富营养化模型的基础上,引入了浮游动物这一影响因子,表征了浮游动物生长动力学及其对营养盐与溶解氧的作用,使得模型对富营养化过程的描述更加全面。建立的湖泊生态模型,涉及浮游植物、浮游动物、氮、磷、溶解氧等9个变量,揭示了变量之间的相互关系以及湖泊富营养化的变化规律。结合白洋淀水域2004年的总氮、总磷、溶解氧、碳生化需氧量的实际监测数据,将WASP模型和改进后的模型的计算结果进行对比分析,表明改进后的模型能更好的与实测值相吻合,尤其是对于浮游植物、总氮和碳生化需氧量的模拟,准确再现了变量在1a内的变化过程。     

水质富营养化程度的人工神经网络决策模型

为了对水质富营养化程度进行综合评价,提出水质富营养化决策的人工神经网络模型,用此模型研究我国17个湖泊的富营养化状况,通过期望输出值的选取和对未知水体的评价原则充分体现了水质富营养化各等级之间的模糊性,正确地反映了水质富营养化作用的内部机理。     

生态模型在水体富营养化研究领域的应用进展

生态模型在水体富营养化研究领域的应用拥有巨大潜力,为帮助初学者尽快掌握近年来生态模型在水体富营养化领域的研究成果,运用CiteSpace梳理了2008-2018年生态模型在水体富营养化领域的应用进展,以期为生态模型在水环境领域的广泛应用提供参考.以WoS（Web of Science）核心库收录1 523篇文献和CNKI（中国知网）数据库收录的3 779篇文献为样本数据源,通过可视化分析软件CiteSpace进行相应的数据挖掘和计量分析,提炼出生态模型在水体富营养化领域应用进展、前沿热点、演化路径和未来趋势.采用文献调研、分类梳理的方法,系统地分析和总结了EFDC系列模型、CE-QUAL-W2模型、DYRESM-CAEDYM模型、AQUATOX模型、Vollenweider（VOL）模型、PCLake模型、MIKE系列模型、WASP模型在水体富营养化领域应用现状、局限性、不确定性来源及注意事项.结果表明:2008-2018年国外研究应用热点主要涉及富营养化、营养盐循环对水生态系统的影响、气候变化及富营养化水体的管理等领域;国内热点研究则主要集中在水体富营养化问题相关领域应用.研究显示,新型试验数据的采集与获取（遥感数据、高频传感器）、大数据、数据-模型耦合及数据同化、生态建模之间耦合等应用是未来发展趋势.      

非参数模型在河湖富营养化研究领域应用进展

河湖富营养化过程受流域水污染、生境破坏和闸坝控制等多因素非线性叠加影响,在一定程度上限制了常规水生态机理模型的模拟精度.非参数模型以其强大的数据分析能力在河湖水生态问题诊断和预测方面得到了广泛应用,该文系统梳理了国内外近20年来河湖富营养化非参数模型的相关研究成果,通过Citespace开展基于WoS与CNKI数据库的相关文献大数据可视化分析,全面阐明了结构方程模型（SEM）、贝叶斯网络（BN）、支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、随机森林（RF）、梯度推进机（GBM）、广义相加模型（GAM）等主流非参数模型在河湖富养化营研究中的适用性与局限性,对具有相似特征的模型进行对比分析并提出展望,以期为水生态模拟相关研究提供科学有效的方法支撑.结果表明:非参数模型在河湖富营养化研究领域中的应用呈指数增长趋势,其中SEM、BN、RF、GBM和GAM模型适用于河湖富营养化问题的诊断和驱动要素识别,BN、ANN、SVM、RF、GBM和GAM具有良好的非线性拟合预测能力.非参数模型将是今后一段时期内开展水生态大数据分析诊断和预测管控的关键技术手段.综合考虑区域异质性与多重环境因子在不同时空尺度上响应关系及强人类活动干扰下的河流水生态退化风险,利用生态机理模型与非参数模型耦合求解与优化算法引入,精准识别水生态健康退化的环境压力阈值,开展变化环境下的水生态退化风险预测预警,将是未来非参数模型在河湖富营养化应用研究的重要方向.      

基于地理分区及神经网络的湖泊水库富营养化研究

构建了一个基于地理分区及神经网络的湖泊水库富营养化综合评价体系.以美国环境保护署Nutrient Criteria Database数据库为参照对象,有针对性地研究我国湖泊水库的情况,首次提出了基于地理分区的简易评价标准,对不同地理特征的水体富营养化临界值进行了定量研究.同时本研究还建立了基于神经网络的富营养化评价模型...     

基于Copula函数的水体富营养化联合风险概率研究

为了分析小型人工湖水体富营养化指标联合风险发生的概率,基于Copula函数的基本原理,结合眉湖水体富营养化模型模拟结果,建立了水体富营养化指标的边缘分布及Copula函数联合概率分布.通过Copula函数拟合检验和拟合优度评价筛选出不同组合方式下最优的Copula函数,并根据最优的Copula函数计算出水体富营养化指标的二维和三维联合风险概率.结果表明,不同组合方式下水体富营养化指标达到不同富营养化状态时的联合风险概率区别较大;当Chl-a和COD都为轻度富营养时,二维联合风险概率最大为62.29%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生轻度富营养;当Chl-a和COD都为轻度富营养、TN为中度富营养时,三维联合风险概率最大为45.46%,说明这种组合方式下眉湖水体极易发生中度富营养;由于受到水体富营养化指标监测系列的影响,部分二维和三维联合风险概率较小甚至为零.     

Development of methods for establishing nutrient criteria in lakes and reservoirs: A review

Nutrient criteria provide a scientific foundation for the comprehensive evaluation, prevention,control and management of water eutrophication. In this review, the literature was examined to systematically evaluate the benefits, drawbacks, and applications of statistical analysis,paleolimnological reconstruction, stressor-response model, and model inference approaches for nutrient criteria determination. The developments and challenges in the determination of nutrient criteria in lakes and reservoirs are presented. Reference lakes can reflect the original states of lakes, but reference sites are often unavailable. Using the paleolimnological reconstruction method, it is often difficult to reconstruct the historical nutrient conditions of shallow lakes in which the sediments are easily disturbed. The model inference approach requires sufficient data to identify the appropriate equations and characterize a waterbody or group of waterbodies, thereby increasing the difficulty of establishing nutrient criteria. The stressor-response model is a potential development direction for nutrient criteria determination, and the mechanisms of stressor-response models should be studied further. Based on studies of the relationships among water ecological criteria, eutrophication, nutrient criteria and plankton, methods for determining nutrient criteria should be closely integrated with water management requirements.     

莱州湾西部海域枯水期富营养化程度研究

根据2004年5月份的调查资料,选择透明度、盐度、活性磷酸盐、溶解无机氮、硅酸盐、叶绿素a、浮游植物、浮游动物、底栖生物作为评价因子,利用层次分析法确定了各因子的层次关系和权重,建立了以营养盐和富营养化症状为基础的综合评价指数模型,对莱州湾海域的营养水平进行了评价.各站点最终评价结果表明:莱州湾海域磷酸盐、无机氮超标严重,整体已表现出富营养化,其中黄河口和小清河口附近富营养化较为明显,这主要是受到陆源排污和海水养殖的影响,基本符合实际情况.     

熵权物元分析模型在湖泊富营养化评价中的应用

根据熵权法确定评价指标权重,利用物元分析方法对湖泊富营养化进行综合评价,评价结果与属性识别理论方法、模糊隶属函数法进行对比,结果表明,利用物元分析法进行湖泊富营养化评价是可行的。     

考虑指标协调性的湖泊富营养化评价模型

湖泊富营养化程度评价标准中同一评价指标的分级界点值差异很大,近似地呈现指数变化.基于该认识,提出了1个基于指标协调性的湖泊富营养化综合评价模型.对评价标准及待评湖泊监测值进行对数变换,改善了评价指标值的协调性,降低了评价系统的非线性化程度;在定义待评湖泊各监测指标与富营养化标准各级别之间距离测度的基础上,按评价指标协调性要求构造评价函数;鉴于评价标准为区问教的实际情况,采用区间数计算待评湖泊与各级标准的相对距离测度,并按距离测度值的大小进行湖泊富营养化状态分类.该模型建模思路清晰,物理意义明确,计算过程简捷,一组由5个湖泊组成的富营养化综合评价案例计算结果表明,评价结果符合实际.     

水体富营养化及蓝藻水华预警模型研究进展

目前,水体富营养化及蓝藻水华污染已成为最为突出的世界性水环境问题之一,做好水华的预测预警工作显得尤为重要.预警模型是水体富营养化及蓝藻水华预警工作的前提与基础.文章讨论了主要预警参数因子的选择,包括物理因子、化学因子和生物因子;介绍了常用的水体寓营养化及蓝藻水华预警模型的研究进展,总结了各个常用模型的概念、优缺点、建模...