一種制定湖泊營養物標準的方法
【專利摘要】一種制定湖泊營養物標準的方法，其步驟為：1）按研究區域不同水體的功能對水體進行分類和分級，確定研究區域不同等級水體對應的營養物上下限值；2）計算營養物的富營養化負荷；3）建立優化模型，通過富營養化負荷最低和經濟發展最快為目標的多目標優化，得到適合不同等級或者不同水體用途的最優化營養物標準值。
【專利說明】一種制定湖泊營養物標準的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水環境保護領域的一種湖泊營養物標準制定技術。
【背景技術】
[0002]水生生物區系具有地域性，不同區域的湖泊根據其地理、氣候、水力等條件的不同，其水生態情況呈現出不同的區域特征，導致同樣的營養物水平下富營養化程度呈現出巨大差異。營養物基準反應了區域水環境特征，是營養物標準制定的依據。另一方面區域社會經濟發展也給區域湖泊的水力、水質及水生態帶來很大的影響，同時，營養物標準的實施又會對經濟帶來一定的反作用，主要體現在較嚴格的標準實施對經濟發展的制約，以及污染治理的成本方面。營養物標準的制定需要在營養物基準的基礎上綜合考慮社會、環境、經濟等方面因素，確保區域內技術經濟可行。
[0003]近年來美國和歐盟及其它發達國家大力推進湖泊營養物標準研究。其中美國最早進行水體營養物基準和標準研究。美國EPA推薦的制定營養物基準標準的方法主要有參照狀態法、壓力響應關系法、沉積物歷史反演法和預測或外推模型法。此外美國各州制定營養物標準的方法還有專家判斷法、結構方程模型法、水生態學及毒理學分析方法等。
[0004]我國目前的湖泊富營養化的管理主要依靠地表水環境質量標準中對TN、TP濃度的規定。該標準是一個全國范圍的統一標準，考慮到了不同水體功能對水質的不同要求，但是沒有考慮到區域差異性。我國基于區域差異和湖泊營養物基準的標準研究尚在摸索之中。鄭炳輝等(2009)采用頻數分布統計的方法提出了太湖的營養物標準，陳艷卿等(2011)采用概率密度分布曲線和回歸分析的方法提出了洱海的營養物標準，揣小明(2011)通過概率統計和卡爾森模型相結合的方法得出不同湖區的28個湖泊總磷的基準和標準。陳曉華(2011)等采用概率密度曲線及回歸分析的方法，對云貴湖區洱海TP、TN、SD和Chl-a的標準建議值。以上研究均采用基于湖泊水質數據的統計分析方法，缺少對水質與功能關系的考慮。紀丹鳳等(2013)采用結構方程模型與專家系統相結合的方法給出了云貴湖區飲用水源地保護區湖泊營養物標準，此方法建立了水體功能與水質指標之間的關系，但是忽略了經濟發展因素。
[0005]云貴湖區地處祖國的邊陲，經濟欠發達，農業經濟是當地經濟的主線。大力發展經濟是提高人民生活水平的迫切需要。但是近年來其經濟發展給湖泊水環境帶來了很大的壓力，部分水質良好的湖泊，其入湖點源和非點源污染迅速增長，存在富營養化的趨勢。所以在云貴湖區建立標準需同時考慮經濟發展和環境保護的雙重需求。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種制定湖泊營養物標準的方法，擬采用多目標優化的方法，在營養物基準的基礎上，以環境影響最小和區域經濟發展最快為目標，尋找合理可行的營養物標準值。
[0007]為實現上述目的，本發明提供的制定湖泊營養物標準的方法，其步驟為:[0008]I)按研究區域不同水體的功能對水體進行分類和分級，確定研究區域不同等級水體對應的營養物上下限值；
[0009]2)計算營養物的富營養化負荷；
[0010]3)建立優化模型，通過富營養化負荷最低和經濟發展最快為目標的多目標優化，得到適合不同等級或者不同水體用途的最優化營養物標準值。
[0011]所述的方法中，步驟I中對水體進行分類是將水體分為自然保護區、飲用水源地保護區、魚類保護區、魚蝦產卵場、娛樂用水區、航運、防洪農業灌溉用水和一般景觀水；對水體進行分級是將所述分類的水體相對應的營養物分為I~V級水質標準；通過統計學、毒理學、生態學方法得到各級水質標準的上下限值。
[0012]所述的方法中，營養物為氮和磷。
[0013]所述的方法中，步驟2是采用基于當量因子的環境負荷計量方法，計算公式為:
【權利要求】
1.一種制定湖泊營養物標準的方法，其步驟為: 1)按研究區域不同水體的功能對水體進行分類和分級，確定研究區域不同等級水體對應的營養物濃度上下限值； 2)計算水體中營養物的富營養化負荷； 3)建立優化模型，通過富營養化負荷最低和經濟發展最快為目標的多目標優化，得到適合不同等級和水體用途的最優化營養物標準值。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟I中對水體進行分類是將水體分為自然保護區、飲用水水源地、魚類保護區、魚蝦產卵場、娛樂用水區、工業用水、航運、防洪農業灌溉用水和一般景觀水；對水體進行分級是將所述分類的水體相對應的營養物濃度分為I~V級；通過統計學、毒理學、生態學方法得到各級水質標準的上下限值。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，營養物為氮和磷。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟2是采用基于當量因子的環境負荷計量方法，計算公式為:
5.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟3建立的優化模型為: A、經濟目標: max f - --/廣經濟增長最大:
【文檔編號】G06F19/10GK103902850SQ201410155228
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】蘇婧, 席北斗, 紀丹鳳, 霍守亮, 王驥, 崔馳飛 申請人:中國環境科學研究院