竺山湖水质富营养化分析与控制研究
本文关键词:竺山湖水质富营养化分析与控制研究
【摘要】:太湖北部湖湾—竺山湖的富营养化对周边城市的发展和水资源的利用产生了巨大影响,因此本文选取竺山湖为主要研究区域,以表征水体富营养化的藻密度为主要研究对象,较系统的研究了竺山湖流域氮、磷等水质因子的时空动态分布特征、藻密度与各影响因子特别是总氮、总磷、温度之间的关系;基于SPSS的逐步回归分析筛选出了藻生物量的主要影响因子,并建立彼此间的定量关系式;对主要影响因子建立预测模型,通过对2016年藻密度变化的基础预测,为今后该流域的治理、水质预测和预警提供了一定的分析和理论支撑。本文得出主要结论如下:(1)在研究时间范围内,竺山湖水质整体呈劣V类,影响水质的主要因子是TN,水体呈中度富营养化,劣V类水质在全年月份中所占比例逐渐减小,呈现出一种逐渐改善的趋势;经时空分析,发现百渎港口采样点的水质最差,水体富营养化因子入湖河口处浓度较高,靠近湖体方向浓度偏低,而藻密度则是入湖河口处相对于湖体方向低;高浓度的TN、NH3-N主要出现在3月份:TP、高锰酸盐指数的时间变化趋势不明显,其浓度变化与TN的浓度变化原因不一致,受藻类生消的影响很小。竺山湖上覆水中藻密度在水温约为24℃时增长速率明显加快。(2)相关分析表明:相关性大小为藻密度-水温藻密度-高锰酸盐指数藻密度-TN藻密度-NH3-N藻密度-pH藻密度-TP藻密度-溶解氧,竺山湖区藻密度与TP二者相关性差,可能原因是竺山湖的周边特殊的地理环境,入湖河流多且河流负载P营养盐对竺山湖水质影响较大使得二者之间的相关性减弱。(3)采用逐步回归分析筛选出与藻密度密切相关的因子,分别为温度、酸碱度、总氮,建立定量关系式为:lny=-4.635+1.3191nWT+3.9311npH-0.6431nTN(y为藻密度),回归拟合值在藻类高峰期拟合性较差,偏差基本在±30%的范围内,该模型的建立具有一定的指导意义。(4)对TN、WT建立ARMA模型。TN建立ARMA(2,2)模型,WT建立ARMA((1,2,4),6)模型。数据拟合值和实测值间偏差基本在±15%的范围内,该时间序列模型拟合的效果较好。对2016年主要影响因子及藻密度进行预测,藻密度在夏季的预测值可能和实际值存在一定差异,但预测基本满足实际应用的常规要求。在分析及预测的基础上,针对竺山湖水质特点提出改善建议。
【关键词】:富营养化 藻密度 水质指标 预测
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X524
【目录】:
- 摘要3-4
- Abstract4-8
- 第1章 绪论8-17
- 1.1 研究背景与意义8-9
- 1.1.1 研究背景8-9
- 1.1.2 研究意义9
- 1.2 相关研究进展9-13
- 1.2.1 湖泊水质富营养化影响因素研究9-10
- 1.2.2 水质预测相关研究10-12
- 1.2.3 存在问题及发展趋势12-13
- 1.3 研究内容及框架13-17
- 1.3.1 研究区域概况13-14
- 1.3.2 研究方法14
- 1.3.3 主要研究内容14-16
- 1.3.4 论文框架16-17
- 第2章 竺山湖水质影响因素的时空动态分布特征17-27
- 2.1 竺山湖的水质变化情况17-20
- 2.1.1 采样点位置分布及监测情况17-18
- 2.1.2 竺山湖2012-2015年水质变化情况18-20
- 2.2 竺山湖水质影响因素的空间分布特征20-22
- 2.3 竺山湖水质影响因素的时间分布特征22-25
- 2.4 入湖河流负荷对竺山湖水质的影响25
- 2.5 本章小结25-27
- 第3章 竺山湖藻密度与可能影响因子之间关系27-41
- 3.1 藻密度及各水质因子之间关系27-35
- 3.1.1 藻密度与温度之间关系27-28
- 3.1.2 藻密度与TN浓度之间关系28-31
- 3.1.3 藻密度与TP浓度之间关系31-32
- 3.1.4 藻密度及各因子之间的相关性分析32-35
- 3.2 藻密度主要影响因子的选择及关系建立35-39
- 3.2.1 主要影响因子筛选35-36
- 3.2.2 相关关系的建立36-39
- 3.3 本章小结39-41
- 第4章 水质预测模型的建立及富营养化控制的研究41-57
- 4.1 前言41
- 4.2 时间序列模型概述41-44
- 4.2.1 时间序列概述41-42
- 4.2.2 时间序列模型的分类42-43
- 4.2.3 时间序列预测主要步骤43-44
- 4.3 主要影响因子预测模型的建立44-50
- 4.3.1 主要影响因子序列数据平稳性检验44-46
- 4.3.2 主要影响因子序列数据定阶46-47
- 4.3.3 模型参数估计及模型精度检验47-50
- 4.4 主要影响因子预测50-53
- 4.4.1 TN预测结果及分析50-52
- 4.4.2 WT预测结果及分析52-53
- 4.5 藻密度的预测53-54
- 4.6 竺山湖水质富营养化控制研究54-55
- 4.7 本章小结55-57
- 第5章 结论与展望57-59
- 5.1 结论57-58
- 5.2 展望58-59
- 参考文献59-64
- 攻读硕士学位期间的主要研究成果64-65
- 致谢65
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