一種現狀和非現狀條件下水體透明度的測量方法
2024-03-11 09:45:15
專利名稱：一種現狀和非現狀條件下水體透明度的測量方法
技術領域：
本發明涉及的技術領域主要為水環境中現狀水體特徵(透明度)的獲取；各種汙染控制措施下水環境(透明度)改善效果的計算；自然因素影響下水環境(透明度)特徵影響程度的計算。
背景技術：
水體透明度是反映水體清澈和混濁程度的重要指標。水體透明度直接影響到水生植物的生長和繁殖，是目前水生態系統恢復與重建必須考慮的因子之一；另外，水體透明度也是衡量水體景觀特性好壞的重要指標，是旅遊業發展的重要影響因子。
目前對水體透明度值的獲取方法主要是現場儀器測量法，例如可採用水體透明度盤、水體濁度儀等進行水體透明度的測量。現場儀器測量法在兩個方面有不足，一、由於存在監測時間、空間點位布局限制，監測結果對於刻劃透明度空間場分布有一定困難；二、對於非現狀條件下水體透明度值的獲取，該方法無能為力，至今也沒有可行的方法。非現狀條件下水體透明度的獲取在水生生態系統修復設計、景觀水體可達性設計等方面都具有重要意義。本申請專利給出了現狀和非現狀條件下水體透明度獲取的一種方法。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中非現狀條件下水體透明度無法獲取的情況，給出了現狀和非現狀條件下水體透明度測量的一種方法。
本發明的目的可以通過以下措施來達到一種現狀條件下水體透明度測量方法，其特徵是包括以下步驟①採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的懸浮物濃度值S；②採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的葉綠素濃度值Cchla；③採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的高錳酸鹽指數CDMn；④將測得的各數值帶入透明度SD的公式SD=S+Cchla+CDMn+]]>
或SD=S-Cchla+CDMn+---(1.1)]]>根據公式(1.1)可得到現狀條件下的透明度值SD，公式(1.1)中α、β、γ、δ分別為係數，可根據有關文獻或試驗得到；⑤在水體中無法測得或沒有測得S、Cchla、CDMn的地方，可採用如下方法計算得到這些點的S；Cchla；CDMn的值，然後再帶入公式(1.1)計算得到這些點的透明度值SD，計算得到S；Cchla；CDMn的方法如下a測得水體形狀、面積值，水體水深值(h)、流速值(u)，水體邊界河道的流量(Q0)；b測得水體中懸浮物濃度值(S0)、葉綠素濃度值(Cchla0)、高錳酸鹽指數(CDMn0)；將測得的各數值分別帶入懸浮物濃度S預測公式(hS)t+(huS)x+(hvS)y=]]>x[Exs(hS)x]+y[Eys(hS)y]+P(Q0,u,S,S0)-D(Q0,u,S,S0)]]>(1.2)葉綠素濃度Cchl-a預測公式Cchlat+UCchlax+VCchlay=x(ExchlaCchlax)+y(EychlaCchlay)+Schla(Q0,u,Cchla,Cchla0)---(1.3)]]>高錳酸鹽指數CDMn濃度預測公式CDMnt+UCDMnx+VCDMny=x(ExDMnCDMnx)+y(EyDMnCDMny)+SDMn(Q0,u,CDMn,CDMn0)---(1.4)]]>公式(1.2)、(1.3)、(1.4)中，Exs、Eys為x方向與y方向的懸浮物擴散係數，Exchla、Eychla為x方向與y方向的葉綠素擴散係數，ExDMn、EyDMn為x方向與y方向的高錳酸鹽指數擴散係數，這些係數值可根據有關文獻或試驗得到。具體計算時，要根據水體的形狀(h)、水底高程、水深、面積對公式(1.2)、(1.3)、(1.4)進行時間積分得到水體中每個點的懸浮物、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度值透明度值。
所述步驟④中α、β、γ、δ為係數，取值範圍為α在5.0至2000之間、β在0.0001至5.0之間、γ在0.01至5.0之間、δ在0.02至200之間。
一種非現狀條件下水體透明度測量方法，其特徵是包括以下步驟①測得水體形狀、面積值，水體水深值h、流速值u；②預測得到水體邊界河道的流量(Qf0)、懸浮物濃度值(Sf0)、葉綠素濃度值(Cfchla0)、高錳酸鹽指數(CfDMn0)值，將測得或預測得到的各數值分別帶入懸浮物濃度S預測公式(hS)t+(huS)x+(hvS)y=]]>x[Exs(hS)x]+y[Eys(hS)y]+P(Qf0,u,S,Sf0)-D(Qf0,u,S,Sf0)]]>(2.1)葉綠素濃度Cchl-a預測公式Cchlat+UCchlax+VCchlay=x(ExchlaCchlax)+y(EychlaCchlay)+Schla(Qf0,u,Cchla,Cfchla0)---(2.2)]]>高錳酸鹽指數CDMn濃度預測公式CDMnt+UCDMnx+VCDMny=x(ExDMnCDMnx)+y(EyDMnCDMny)+SDMn(Qf0,u,CDMn,CfDMn0)---(2.3)]]>③將公式(2.1)、(2.2)、(2.3)計算得到的各數值帶入透明度SD的公式(1.1)，可預測出透明度值。
本發明的有益效果(1)可根據水體中水文，邊界流量及水質的測量計算得到水體中透明度空間分布狀況。
(2)可根據水體邊界流量、水質特徵的變化特點預測水體透明度的變化狀況。
(3)以上兩點可為水體在各種措施下水環境改善效果的分析提供依據。
(4)從圖1至圖4的對比可見，利用本發明方法可在更細的空間計量得透明度的空間分布規律，另外可預測不同外界條件影響下透明度的分布變化規律。
圖1為2002年3月利用常規測量法獲得的太湖透明度結果。
圖2為利用本專利法實施例中的獲取方法、測量、獲取步驟得到的2002年3月太湖透明度結果。
圖3為2002年8月利用常規測量法獲得的太湖透明度結果。
圖4為利用本專利法實施例中的獲取方法、測量、獲取步驟得到的2002年8月太湖透明度結果。
具體實施例方式
4.1太湖現狀及非現狀條件下透明度的獲取方法4.1.1太湖現狀條件下透明度的獲取方法4.1.1.1太湖水體懸浮物濃度、高錳酸鹽指數濃度、葉綠素濃度測量(1)對太湖各湖區水體的懸浮物濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範SL219-98。。
(2)對太湖各湖區水體的葉綠素濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範SL219-98。
(3)對太湖各湖區水體的高錳酸鹽指數濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範，SL219-98。
4.1.1.2太湖現狀條件下透明度的獲取太湖現狀條件下透明度獲取方法如表4.1。根據懸浮物濃度值(S，單位為釐米)、葉綠素濃度值(Cchla，單位為μg/L)、高錳酸鹽指數(CDMn，單位為mg/L)的測量結果，據表4.1計算得到太湖各湖區透明度的值。
表4.1太湖各湖區透明度的獲取方法
4.1.2太湖非現狀條件下透明度的獲取方法4.1.2.1太湖水體物理特徵測量(1)太湖水體形狀、面積測量(2)太湖水底高程測量(具體測量方法見水文調查規範SL196-97)(3)太湖水體水深測量(具體測量方法見水文調查規範SL196-97)
4.1.2.2太湖水體邊界懸浮物、高錳酸鹽指數入太湖量預測根據有關規劃方案或汙染削減計劃確定太湖水體邊界懸浮物、高錳酸鹽指數入太湖量。
4.1.2.3太湖懸浮物、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度獲取步驟(1)採用公式(2.1)進行太湖各分區懸浮物濃度計算(2)採用公式(2.2)進行太湖各分區葉綠素濃度計算(3)採用公式(2.3)進行太湖各分區高錳酸鹽指數濃度計算公式(2.1)、(2.2)、(2.3)中，Exs、Eys為x方向與y方向的懸浮物擴散係數，Exchla、Eychla為x方向與y方向的葉綠素擴散係數，ExDMn、EyDMn為x方向與y方向的高錳酸鹽指數擴散係數，這些係數值可根據有關文獻或試驗得到。要根據水體的形狀、水底高程、水深、面積以及根據預測得到的入太湖懸浮物、高錳酸鹽指數量。對公式(2.1)、(2.2)、(2.3)進行時間積分得到太湖水體中每個點的懸浮物、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度值。
4.1.2.4太湖非現狀條件下透明度的獲取太湖非現狀條件下透明度獲取方法如表4.1。根據懸浮物濃度值(S，單位為釐米)、葉綠素濃度值(Cchla，單位為μg/L)、高錳酸鹽指數(CDMn，單位為mg/L)的計算結果，據表4.1計算得到太湖各湖區透明度的值。
4.2鎮江內湖現狀及非現狀條件下透明度的獲取方法4.2.1鎮江內湖現狀條件下透明度的獲取方法4.2.1.1鎮江內湖水體懸浮物濃度、高錳酸鹽指數濃度、葉綠素濃度測量(4)對鎮江內湖水體的懸浮物濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範SL219-98。。
(5)對鎮江內湖水體的葉綠素濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範SL219-98。
(6)對鎮江內湖水體的高錳酸鹽指數濃度進行測量，具體測量方法見水環境監測規範，SL219-98。
4.2.1.2鎮江內湖現狀條件下透明度的獲取鎮江內湖現狀條件下透明度獲取方法如表4.2。根據懸浮物濃度值(S，單位為釐米)、葉綠素濃度值(Cchla，單位為μg/L)、高錳酸鹽指數(CDMn，單位為mg/L)的測量結果，據表4.2計算得到鎮江內湖各湖區透明度的值。
表4.2鎮江內湖透明度的獲取方法
4.2.2鎮江內湖非現狀條件下透明度的獲取方法4.1.2.1鎮江內湖水體物理特徵測量(1)鎮江內湖水體形狀、面積測量(4)鎮江內湖水底高程測量(具體測量方法見水文調查規範SL196-97)(5)鎮江內湖水體水深測量(具體測量方法見水文調查規範SL196-97)4.1.2.2鎮江內湖水體邊界懸浮物、高錳酸鹽指數入鎮江內湖量預測根據有關規劃方案或汙染削減計劃確定鎮江內湖水體邊界懸浮物、高錳酸鹽指數入湖量。
4.1.2.3鎮江內湖懸浮物、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度獲取步驟(1)採用公式(2.1)進行鎮江內湖懸浮物濃度預測。
(2)採用公式(2.2)進行鎮江內湖葉綠素濃度預測。
(3)採用公式(2.3)進行鎮江內湖高錳酸鹽指數濃度預測公式(2.1)、(2.2)、(2.3)中，Exs、Eys為x方向與y方向的懸浮物擴散係數，Exchla、Eychla為x方向與y方向的葉綠素擴散係數，ExDMn、EyDMn為x方向與y方向的高錳酸鹽指數擴散係數，這些係數值可根據有關文獻或試驗得到。要根據水體的形狀、水底高程、水深、面積以及根據預測得到的入內湖懸浮物、高錳酸鹽指數量。對公式(2.1)、(2.2)、(2.3)進行時間積分得到鎮江內湖水體中每個點的懸浮物、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度值。
4.1.2.4鎮江內湖非現狀條件下透明度的獲取鎮江內湖非現狀條件下透明度獲取方法如表4.2。根據懸浮物濃度值(S，單位為釐米)、葉綠素濃度值(Cchla，單位為μg/L)、高錳酸鹽指數(CDMn，單位為mg/L)的預測結果，據表4.1計算得到鎮江內湖透明度的值。
權利要求
1.一種現狀條件下水體透明度測量方法，其特徵是包括以下步驟①採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的懸浮物濃度值S；②採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的葉綠素濃度值Cchla；③採用在水體中採水樣，測定出現狀條件下水樣中的高錳酸鹽指數CDMn；④將測得的各數值帶入透明度SD的公式SD=S-Cchla-CDMn+]]>或SD=S-Cchla+CDMn+---(1.1)]]>公式(1.1)中α、β、γ、δ分別為係數；⑤在水體中無法測得或沒有測得S、Cchla、CDMn的地方，採用如下方法計算得到這些點的S；Cchla；CDMn的值，然後再帶入公式(1.1)計算得到這些點的透明度值SD，計算得到S；Cchla；CDMn的方法如下a測得水體形狀、面積值，水體水深值(h)、流速值(u)，水體邊界河道的流量(Q0)；b測得水體懸浮物濃度值(S0)、葉綠素濃度值(Cchla0)、高錳酸鹽指數(CDMn0)；將測得的各數值分別帶入懸浮物濃度S預測公式(hS)t+(huS)x+(hvS)y=]]>x[Exs(hS)x]+y[Eys(hS)y]+P(Q0,u,S,S0)-D(Q0,u,S,S0)]]>(1.2)葉綠素濃度Cchl-a預測公式Cchlat+UCchlax+VCchlay=x(ExchlaCchlax)+y(EychlaCchlay)+Schla(Q0,u,Cchla,Cchla0)]]>(1.3)高錳酸鹽指數CDMn濃度預測公式CDMnt+UCDMnx+VCDMny=x(ExDMnCDMnx)+y(EyDMnCDMny)+SDMn(Q0,u,CDMn,CDMn0)]]>(1.4)公式(1.2)、(1.3)、(1.4)中，Exs、Eys為x方向與y方向的懸浮物擴散係數，Exchla、Eychla為x方向與y方向的葉綠素擴散係數，ExDMn、EyDMn為x方向與y方向的高錳酸鹽指數擴散係數。
2.根據權利要求1所述的一種現狀條件下水體透明度測量方法，其特徵是所述步驟④中α、β、γ、δ為係數，取值範圍為α在5.0至2000之間、β在0.0001至5.0之間、γ在0.01至5.0之間、δ在0.02至200之間。
3.一種非現狀條件下水體透明度測量方法，其特徵是包括以下步驟①測得水體形狀、面積值，水體水深值h、流速值u；②預測得到水體邊界河道的流量(Qf0)、懸浮物濃度值(Sf0)、葉綠素濃度值(Cf chla0)、高錳酸鹽指數(Cf DMn0)值，將測得或預測得到的各數值分別帶入懸浮物濃度S預測公式(hS)t+(huS)x+(hvS)y=]]>x[Exs(hS)x]+y[Eys(hS)y]+P(Qf0,u,S,Sf0)-D(Qf0,u,S,Sf0)]]>(2.1)葉綠素濃度Cchl-a預測公式Cchlat+UCchlax+VCchlay=x(ExchlaCchlax)+y(EychlaCchlay)+Schla(Qf0,u,Cchla,Cfchla0)]]>(2.2)高錳酸鹽指數CDMn濃度預測公式CDMnt+UCDMnx+VCDMny=x(ExDMnCDMnx)+y(EyDMnCDMny)+SDMn(Qf0,u,CDMn,CfDMn0)]]>(2.3)③將公式(2.1)、(2.2)、(2.3)計算得到的各數值帶入透明度SD的公式(1.1)，可預測出透明度值。
全文摘要
水體透明度是反映水體清澈和混濁程度的重要指標，本發明給出了現狀和非現狀條件下水體透明度獲取的一種方法，具體步驟為首先根據測得水體特徵、水流特徵及邊界水文、水質等，帶入有關公式計算得到水體中的懸浮物濃度、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度；再將計算得到的懸浮物濃度、葉綠素濃度、高錳酸鹽指數濃度帶入透明度預測公式，計算得到水體中的透明度值。本發明可用於水環境中現狀水體特徵即透明度的測量；各種汙染控制措施下水環境即透明度改善效果的計算；自然因素影響下水環境即透明度特徵影響程度的計算。
文檔編號G01N15/06GK101038281SQ20061003893
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者逄勇, 李一平, 丁玲, 朱偉, 王國祥, 唐洪武, 程煒, 王 華, 張利民, 劉洋 申請人:河海大學