【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及湖泊运维调控，具体而言，涉及一种基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法。
技术介绍
1、近年来，人工浅水湖泊的修建已经非常普遍。但由于其湖面开阔，易受外界干扰且缺乏自我净化能力，易产生水质恶化和藻类爆发等问题。浅水湖泊的“稳态转换”现象导致在重建清水环境的过程中，湖泊很可能处于不稳定的过渡状态，若不及时给予干预防范，湖泊很有可能在未来出现生态系统再次奔溃的问题。因此需要深入研究湖泊管理措施（即运维调控措施）与浅水湖稳态转换的响应关系。
2、稳态转换的本质是沉水植物和藻类的竞争。恢复沉水植物作为一种浅水湖泊生态修复的有效方法已被广泛采用。已有研究表明高水位、低透明度、弱光现象等都会抑制沉水植物的生长和繁殖。针对浊水态湖泊修复，不少研究针对控源截污、水位调节、沉水植物收割、生物操作技术等开展了大量的实验和模拟研究。
3、但是现有研究仍然存在以下不足：
4、（1）对浅水湖泊的干预措施研究大多是针对富营养化湖泊的治理和修复，忽视了如何使得新建或新修复但处于不稳定态的湖泊未来不再重新崩溃的问题。
5、（2）对于浅水湖泊水生态的模拟大部分针对藻类和水质变化，简化或忽略了引起湖泊稳态转换的关键因素及反馈关系，包括沉水植物和藻类的竞争。
6、（3）人工打捞漂浮沉水植物叶片是目前湖泊管理（即湖泊运维调控）常用的方法，但关于浮叶短暂性遮光带来的水质以及稳态转换影响尚未有相关研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的包括提供了一种基于
2、本专利技术的实施例可以这样实现：
3、本专利技术提供一种基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，方法包括：
4、s1：通过漂浮沉水植被叶片光拦截室外原位实验，确定截光系数；其中，所述截光系数表示湖面漂浮叶片产生的光拦截作用；
5、s2：建立基于pclake的浅水湖泊的水生态模型；
6、s3：引入截光系数，建立截光函数，修正水生态模型的沉水植物模块；
7、s4：在水生态模型中增设运维调控措施模块；
8、s5：基于运维调控措施模块，对湖泊的运维调控措施进行多情景模拟；
9、s6：基于多情景模拟结果，提出维持湖泊生态稳定的最优运维调控措施。
10、在可选的实施方式中，在s1中，漂浮沉水植被叶片光拦截室外原位实验的实施步骤包括：
11、在湖面上以均匀的重量间隔分次放置沉水植物叶片，每次放置完毕后，用照度计每隔0.1米测量一次光强，每个点的光强测量三次并取平均值，得到湖面漂浮不同量的沉水植物叶片时，每个水深处的光照强度；
12、根据实验结果，计算出截光系数。
13、在可选的实施方式中，在s1中，截光系数的计算公式如下：
14、
15、式中，是水面无漂浮叶片覆盖时，水深h处的光照强度；是当湖面上漂浮着单位面积鲜重w的叶片时，水深h处的光照强度。
16、在可选的实施方式中，s2包括：
17、基于pclake的浅水湖泊的水生态模型以湖泊出入流量和外部营养负荷作为边界条件，以气象和水文数据为外部环境条件。
18、在可选的实施方式中，在s3中，所述水生态模型的沉水植物模块以干重、磷和氮3种元素建模；沉水植物模块包括营养吸收、生产、呼吸排泄、死亡、鸟类食草、管理。
19、在可选的实施方式中，在s3中，沉水植物模块中沉水植物水下生长的光照限制计算公式如下：
20、
21、
22、
23、
24、
25、
26、
27、其中，是沉水植物生长光限制函数；和分别是沉水植物顶部层和底部层的光照强度；考虑叶片分解后的湖面漂浮叶片总量；是水面光照强度；、和分别是水体消光系数、考虑沉水植被自遮光后的消光系数以及考虑叶片悬浮水体贡献的消光系数后的总消光系数；是水深；和分别是湖面漂浮叶片引起的截光函数和截光系数；是漂浮叶片贡献的消光系数；是植被生长半饱和光强；和分别是沉水植被顶层和底层的深度；是光合有效辐射系数；是表面反射的光合有效辐射系数；是日间平均光强。
28、在可选的实施方式中，s4包括：
29、在运维调控措施模块中修改漂浮沉水植被的打捞开始时间和时间间隔，开展多种情景模拟。
30、在可选的实施方式中，在s4中，运维调控措施模块中湖面漂浮叶片的生物量计算如下：
31、
32、
33、
34、其中，是湖泊中沉水植物生物量；是沉水植物叶片脱落率； exp是自然指数函数； day是天数；和分别是冬季和夏季沉水植物叶片脱落率；是沉水植物叶片分解率；和分别是沉水植物叶片脱落量和考虑分解后叶片剩余量；和分别是沉水植物开始和结束生长时期。
35、在可选的实施方式中，s5包括：
36、设置不同的打捞初始时间、打捞时间间隔以及营养负荷，模拟不同情景下浅水湖泊未来的水质和水生态指标变化规律。
37、在可选的实施方式中，s5包括：
38、通过模型分岔分析计算得到湖泊发生稳态转换的阈值，即湖泊转换为浊水态时对应的营养负荷阈值，以及将湖泊恢复至清水态所需要减少的营养负荷；
39、s6包括：
40、根据实际情况得到多情景模拟结果，基于该结果提出适用于特定湖泊的长期清水态维持的运维调控措施。
41、本专利技术实施例提供的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法的有益效果包括：
42、1.利用原位实验和数值模拟相结合的方法，修正了沉水植物模块，更精确地考虑了沉水植物脱落漂浮于湖面上遮光和分解的过程，确定了浅水湖泊中沉水植物叶片脱落漂浮于湖面产生的短暂性遮光对湖泊水质和水生态的影响；
43、2.新增了湖泊运维调控模块，可用于人工打捞叶片过程的模拟，进而能够量化人工打捞浮叶的初始时间和间隔，为浅水湖泊可持续清水态的维持和管理提供了科学基础和技术支持。
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1.一种基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在S1中，漂浮沉水植被叶片光拦截室外原位实验的实施步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在S1中，截光系数的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，S2包括：
5.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在S3中，所述水生态模型的沉水植物模块以干重、磷和氮3种元素建模；沉水植物模块包括营养吸收、生产、呼吸排泄、死亡、鸟类食草、管理。
6.根据权利要求5所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在S3中，所述沉水植物模块中沉水植物水下生长的光照限制计算公式如下：
7.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，S4包括：
8.根据权利要求7所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在S4中，
9.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，S5包括：
10.根据权利要求9所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，S5包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在s1中，漂浮沉水植被叶片光拦截室外原位实验的实施步骤包括：
3.根据权利要求2所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在s1中，截光系数的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，s2包括：
5.根据权利要求1所述的基于稳态转换理论的湖泊运维调控方法，其特征在于，在s3中，所述水生态模型的沉水植物模块以干重、磷和氮3种元素建模；沉水植物模块包括营养吸收、生产、呼吸...
【专利技术属性】
技术研发人员：史天颖，张红，刘昭伟，陈永灿，王皓冉，范骢骧，何文艳，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：
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