基于生长模型的太湖蓝藻生物量模型模拟研究
随着社会经济和工农业生产的快速发展，太湖流域面源污染和点源污染问题严峻，使太湖水体呈现富营养化状态，导致太湖蓝藻频繁爆发，严重影响着周边居民的饮水问题和日常生活。影响蓝藻生物量变化的因素众多，不仅有影响蓝藻生长(消亡)的生物学机理过程，还有影响蓝藻爆发性繁殖的动力学因素，同时湖泊水体的动力学机制复杂多变，所以对蓝藻生物量的准确模拟预测比较困难。因此基于动力学机制的蓝藻生物量模拟预测是目前防治太湖水污染过程中亟待解决的问题，也是当今国内外学者研究的热点问题。 在水体富营养化的研究领域，数值模拟方法已经得到了广泛应用，它能对湖泊水体复杂的水动力环境和富营养状况进行较好的模拟，但是由于蓝藻水华的爆发机理比较复杂，基于动力学机制的数值模型难以准确刻画，同时针对长序列模拟过程中的数值模型，模型模拟数据获取困难，参数难以准确率定，导致模型模拟精度有待提高。与此同时，基于观测数据的多元统计模型在蓝藻生物量的模拟预测中应用广泛，但其存在数据点较少和时间尺度上不连续的问题，因而本文拟将影响蓝藻生长繁殖的因子加以概化，采用多元回归方法构建太湖蓝藻生长(消亡)系数的统计模型，并结合水动力模型开展模型模拟研究。 基于此，本文以太湖为研究区，构建蓝藻生长(消亡)系数的统计模型，结合FVCOM模型构建太湖蓝藻生物量预测模型，并结合太湖浮标站实测数据，开展太湖蓝藻生物量模型模拟案例研究。本文的主要研究成果如下: (1)太湖蓝藻生长(消亡)系数统计模型构建 基于蓝藻生长(消亡)的动态过程，研究多环境因子复合影响下的生长(消亡)机制，对影响蓝藻生长繁殖的因子加以概化，并应用多元回归方法构建太湖蓝藻生长(消亡)系数统计模型，为预测模型的构建提供理论基础。 (2)基于生长模型的太湖蓝藻生物量预测模型构建 该预测模型基于FVCOM模型，引入本文构建的蓝藻生长(消亡)系数统计模型，同时考虑复杂的动力学机制和外部条件，构建基于动力学机制的太湖蓝藻生物量预测模型，该模型可以实现蓝藻爆发期的生物量预测模拟，揭示蓝藻生长过程与外界环境因子的相互影响规律。 (3)太湖蓝藻生物量模型模拟案例分析 本研究以太湖浮标监测站点的实测数据为数据源，使用基于动力学机制的太湖蓝藻生物量预测模型，开展太湖蓝藻生物量模型模拟研究，并对模型模拟结果和实测数据进行案例分析。误差分析结果表明，本文构建的预测模型能较好地拟合太湖蓝藻生物量在短期内的起伏变化趋势，较真实地反映太湖蓝藻在时间尺度和空间尺度上的分布特征。
太湖蓝藻;FVCOM;生长模型;逐步多元回归
南京师范大学
硕士
地理学；地图学与地理信息系统
郭飞
2019
中文
X524
2020-04-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）