水动力条件下藻类生长相关影响因素研究

论文摘要

浮游植物是水生态系统的组分之一,是水体初级生产者,其群落结构与数量对于水体生态系统的演替和发展影响较大。水库在形成过程中,由于水动力学条件的变化,浮游植物的种属和数量通常会发生改变,甚至会出现“疯长”,并导致水华爆发。因此,掌握其变化特征对于水库的富营养防治以及实施生态管理都具有重要的意义。三峡工程于2003年6月开始二期蓄水,水位线达到135m。蓄水后库区在枯水期水流显著变缓,坝前深水区断面流速比天然河道断面平均流速减小约10倍。水位、流速等水文要素的变化对三峡水库的浮游植物的影响是目前十分关注的热点问题之一。本论文通过对流速v、水温T、浊度、溶解氧DO、pH、溶解性总氮DTN、溶解性总磷DTP、Chla的监测,着重分析了不同流速下,藻类生长的各影响因素对藻类生长的影响规律,同时对各个因素的影响程度进行了排序,建立了Chla与藻类生长各影响因素之间的数学模型,并得出以下结论:①各个流速下的Chla的变化均呈现相同的趋势,都是先上升后下降。②Chla达到峰值的时间大约为11d～15d。试验观察到藻类在初始DTN、DTP比较充足的情况下,并且没有外源营养盐补给时,一个完整的生长周期约为20～28d。③在动态与静态水温相差1～3℃范围内,当v≤0.08m/s时,Chla的量随着流速的增大而增大;当v>0.14m/s时,Chla的量随着流速的增大而减小。说明流速在[0.08m/s,0.14m/s]之间,存在一个临界值v0。④3月份v=0.08m/s时Chla峰值最大,此时,藻量高峰期有足量营养盐(初始DTN2.250mg/L、初始DTP0.051 mg/L )、适宜水温(12～25℃)、较高水温(12～25℃)、光度(700～1800lx)、低流速(0.08m/s)。⑤灰色关联分析结果表明:动态条件下,溶解性总磷与Chla的关联度最大,而在静态条件下,各指标与Chla的关系不定,随各个月份的具体情况而变化。⑥灰关联定权组合的数学模型为以后进一步研究藻类生长模型提供了参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 水体的富营养化
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 水体富营养化发生的机理
• 1.1.3 水体富营养化的特征
• 1.1.4 水体富营养化的危害
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 课题的提出
• 1.4 课题的研究内容
• 2 富营养化预测模型研究现状及发展趋势
• 2.1 富营养化模型研究现状
• 2.1.1 单一营养物质负荷模型
• 2.1.2 浮游植物与营养盐相关模型
• 2.1.3 生态动力学模型
• 2.2 富营养化模型存在的主要问题
• 3 藻类生长相关因素试验研究
• 3.1 藻类生长相关因素
• 3.1.1 水温
• 3.1.2 光照
• 3.1.3 酸碱度（pH）
• 3.1.4 营养盐
• 3.1.5 水动力条件
• 3.1.6 其他因素
• 3.2 试验内容
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验条件
• 3.2.3 试验时段、监测指标因子及采样时间
• 3.2.4 监测指标的测定方法
• 3.2.5 试验步骤
• 3.3 藻类生长相关指标测定结果及分析
• 3.3.1 水温
• 3.3.2 光度
• 3.3.3 酸碱度（pH 值）
• 3.3.4 溶解氧（DO）
• 3.3.5 浊度
• 3.3.6 溶解性总氮、溶解性总磷
• 3.3.7 DTN/DTP
• 3.3.8 叶绿素a（Chla）
• 3.3.9 浮游藻类
• 3.4 CHLA 与藻类生长各影响因素的相关性分析
• 3.4.1 Chla 与水温、浊度的关系
• 3.4.2 Chla 与pH、DO 的关系
• 3.4.3 Chla 与光度的关系
• 3.4.4 Chla 与DTN/DTP 的关系
• 3.5 本章小结
• 4 藻类生长相关因素的灰关联研究
• 4.1 分析方法的选择和比较
• 4.2 灰色关联度分析
• 4.2.1 灰色系统概述
• 4.2.2 灰色关联度分析原理及计算方法
• 4.2.3 确定灰色关联序合理度的基本原则
• 4.3 藻类生长相关因素的选择
• 4.3.1 营养盐（TN、TP、DTN、DTP）子因素的选择
• 4.3.2 气候子因素的选择
• 4.4 藻类生长相关因素的灰关联分析
• 4.4.1 不同的数据处理方法对灰关联分析的影响
• 4.4.2 静态条件下，藻类生长相关因素灰关联排序
• 4.4.3 动态条件下，藻类生长相关因素灰关联排序
• 4.4.4 动态与静态条件的关联序比较研究
• 4.5 本章小结
• 5 藻类生长模型研究
• 5.1 富营养化模型构成及其技术关键
• 5.2 藻类生长模型的方法研究和比较
• 5.2.1 单因素一元非线性回归影响方程
• 5.2.2 灰关联定权组和预测模型
• 5.2.3 浮游植物动力学子系统模型
• 5.3 藻类生长模型研究
• 5.3.1 单因素一元非线性回归模型
• 5.3.2 定权组合预测模型
• 5.3.3 模型的验证
• 5.4 小结
• 6 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1：灰关联分析计算过程
• 附录2：作者在攻读硕士期间发表的论文目录