湖库水生态系统多稳态转换趋势及其影响因素研究

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1、湖库水生态系统多稳态转换趋势及其影响因素研究Studyonalternativestablestatetransitiontrendsanditsinfluencingfactorsinlakeandreservoirecosystem学科专业：水力学及河流动力学研究生：张文娜指导教师：张晨副教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要目前，国内外湖泊蓝藻爆发现象日益严重，封闭水体的富营养化问题已经日益成为全球关注的焦点。要进行水体治理及富营养化防治，首先必须了解诱发藻类爆发、导致水质恶化的原因。因此，探究湖库藻

2、类爆发的影响因素及作用机理显得尤为重要。本文收集全球大量湖库的形态参量、水文因素、物理参数、气象因子及水质数据，统计上述各类变量的分布规律，分析湖库水质状态；利用统计学方法探究上述各要素与水质指标间的相关关系。利用广义可加模型探究各代表国家湖库透明度、水深对水体中叶绿素浓度的影响。结果表明，在大多数湖泊中，透明度与叶绿素间均表现出显著的负相关关系；而水深与叶绿素间则存在不同形式的相关性。分析全球湖库流域面积：湖泊面积（WA:LA）与水力停留时间（HRT）的统计规律，比较发现二者呈现负相关趋势；分析各国/地区湖库总

3、磷（TP）浓度分布规律，与HRT相比较，发现在大多地区二者呈现负相关，部分地区呈正相关或无明显关系。以天津于桥水库为例探究不同季节气象变化对叶绿素及悬浮物（SS）的影响，研究表明平均风速、最大风速、降雨量、太阳辐射、净辐射及气温均与叶绿素间存在相关关系；其中最大风速、降雨量、太阳辐射与SS间亦存在相关性。探究各类因素对水质的影响有利于更好地理解诱发蓝藻爆发及湖泊富营养化的原因，为进一步探究湖泊稳态转化机理奠定基础，为湖库管理提供理论参考。关键词：湖泊形态，水力停留时间，水质参数，气象变化，广义可加模型IABSTR

4、ACTNowadays,theoutbreakofcyanobacteriabloomisbecomingmoreandmoreseriousbothathomeandabroad,andtheeutrophicationofclosedwaterbodieshasincreasinglybecomethefocusofglobalattention.Inordertocontrolwaterpollutionandeutrophication,wemustfirstlyunderstandthecausesof

5、algalbloomandwaterqualitydeterioration.Therefore,it'sparticularlyimportanttoexploretheinfluencingfactorsandinfluencemodesofalgalbloomsinlakesandreservoirs.Inthisstudy,wecollectedthemorphologicalparameters,hydrologicalfactors,physicalparameters,climatefactorsa

6、ndwaterqualitydataofalargenumberoflakesandreservoirsintheworld,andanalyzedthedistributionrulesoftheabovevariables,aswellasevaluatedthehealthstatusofthelakesandreservoirs.Weusedstatisticalmethodstoexplorethecorrelationsbetweentheabovefactorsandwaterqualityindi

7、cators.Generalizedadditivemodelwasusedtoexploretheinfluenceoflakesecchidepthandwaterdepthonchlorophyllaconcentrationinwaterbodiesofseveralrepresentativecountries.Theresultsshowedthattherewasasignificantnegativecorrelationbetweensecchidepthandchlorophyllainmos

8、tlakes,whilethereweredifferentformsofcorrelationbetweenwaterdepthandchlorophylla.Analyzingthecorrelationsbetweenwatershedarea:lakearea(WA:LA)andhydraulicresidencetime(HRT)ingloballakesand