[发明专利]基于地理探测器的湖泊富营养化定量分析方法及存储介质

说明书

本发明提供了一种基于地理探测器的湖泊富营养化定量分析方法及存储介质，该方法包括以下步骤：获取湖泊矢量图层并作轮廓缓冲区；获取驱动因子，包括四种天然自变量和环境驱动因子，并进行离散化处理；基于矢量图选取水质取样点位置，获取实地湖泊水质取样点位置的水质监测数据，计算其综合营养状态指数；利用地理探测器分析驱动因子中单因子以及多交互因子对水质取样点湖泊污染的影响程度，获得驱动因子解释力q值；加权各驱动因子所占百分比，定量各驱动因子和每种污染源的湖泊污染贡献百分比。本发明既能将单因子对湖体空间分布的影响程度和不同驱动因子对湖体的交互作用纳入考虑，又能通过定性指标定量计算每个驱动因子对湖泊造成污染的百分比。

技术领域

本发明涉及水污染分析治理技术领域，具体涉及一种基于地理探测器的湖泊富营养化定量分析方法及存储介质。

背景技术

湖泊具有多种功能，能够给周边地区提供农田灌溉、发展渔业和养殖业、提供工农业生产和饮用水源，此外还有旅游价值，因此湖泊水质的好坏与当地的工农业发展紧密相关。近年来由于城市经济增长、人口密度增大、城市扩张引起的湖泊资源过度开发、利用规模和速度都大大加强，导致湖泊水环境负面效应越来越显著，湖泊萎缩、富营养化、湖水咸化、生物多样性减少以及湖泊污染等生态问题层出不穷，每年国家和地方都要花费巨资进行湖泊治理，湖泊污染负荷“压力”日益剧增。造成湖泊污染的原因主要是湖泊接纳过量的氮、磷等营养盐物质 (污染因子)，这些营养盐通常来源于城市生活污水、工业废水、污水处理厂排放物、地表径流、农业生产排水、大气干湿沉降等。

造成湖泊生态环境恶化的原因是多方面的作用结果，而外源(陆源)物质输入造成的影响较为直观，此外，湖泊的形状、湖泊面积大小、湖岸线发育程度、湖泊曲折度等也是间接造成湖泊污染的自然因素。由于不同湖泊在形态、地形、湖湾湖叉数量等特征上有差异，不同驱动因子对湖体局部(如湖边、湖心)造成的污染也有差别。因此厘清湖泊富营养化的污染来源和自然因子能够掌握主要污染源的种类及其影响特征，根据对存在驱动因子的定性分析能够明确湖边、湖心的重点污染因子，指出靶向治理目标，进行针对性的源头管控工作，以得到更好的湖泊生态效果改善。

湖泊富营养化是多种外源驱动因子相互作用的结果。作用于湖泊水质的环境污染因子，不仅需要考虑单个因子和多个因子之间的协同作用，也需要考虑每种因子对水质污染的贡献量。目前基于空间统计学方法的定量分析方法忽略了每种因子之间的交互作用，也未将湖体本身的自然因素考虑在内。湖体本身受多种自然因素和人为因素的影响，需要定量造成湖泊不同区域(湖泊、湖心)污染的驱动因子，揭示不同湖体区域的关键驱动因子。

发明内容

为解决目前基于空间统计学方法的定量分析方法忽略了每种因子之间的交互作用，也未将湖体本身的自然因素考虑在内的技术问题，本发明提供了一种基于地理探测器的湖泊富营养化定量分析方法及存储介质

作为本发明的一个方面，本发明提供了一种基于地理探测器的湖泊富营养化定量分析方法，主要包括以下步骤：

S1、获取研究区湖泊的矢量数据图层，根据所述矢量数据图层沿着湖泊形态轮廓绘制湖边缓冲区范围和湖心缓冲区范围；

S2、获取所述研究区湖泊的各驱动因子；

S3、在所述湖边缓冲区范围和所述湖心缓冲区范围分别预选取多个水质取样点位置；

S4、获取各所述水质取样点位置的水质监测数据，并根据所述水质监测数据计算各水质取样点位置的综合营养状态指数；

S5、基于所述综合营养状态指数，利用地理探测器分析各所述水质取样点位置的驱动因子中单因子以及多交互因子对湖泊水污染空间分布的影响程度，获得影响水污染空间分布的驱动因子的解释力；

S6、基于各所述驱动因子的解释力的大小，分别汇总各驱动因子所属污染源类型，并加权各驱动因子的解释力大小占所有驱动因子的解释力大小总和百分比，定量计算各驱动因子和各种污染源的湖泊污染贡献百分比。