[发明专利]一种测量微囊藻群体迁移特性的方法及装置

说明书

本发明公开了一种测量微囊藻群体迁移特性的方法及装置，方法包括：获取待测量微囊藻群体的样品数据，送入预设实验装置，通过实时记录微囊藻群体迁移过程，得到微囊藻群体迁移轨迹照片；提取每张微囊藻群体迁移轨迹照片中微囊藻群体直径和运动轨迹，对不同时刻的运动轨迹进行分析得到微囊藻群体迁移轨迹规律和迁移方向分布规律，以及基于像素坐标与实际尺寸转换关系对不同时刻的运动轨迹进行处理得到上浮速度，并将上浮速度和微囊藻群体直径进行数据拟合，得到表征微囊藻群体自身迁移特性的指数关系式。通过本发明提供的方法及装置，能够测量不同大小微囊藻群体的迁移轨迹，分析了微囊藻群体自身迁移特性，为微囊藻群体迁移分布数值模拟提供参数。

技术领域

本发明涉及水生态环境技术领域，具体涉及一种测量微囊藻群体迁移特性的方法及装置。

背景技术

微囊藻水华是全球普遍面临的水域生态问题。我国属于微囊藻水华频发的国家，以三峡水库为例，自三峡水库蓄水以来，神农溪、香溪河、小江等支流速度变缓，库湾多次暴发不同程度的微囊藻水华。微囊藻水华暴发需要满足两个条件：一是微囊藻生长使水体中生物量达到较高水平；二是微囊藻迁移聚集在水体表面。在富营养化水体中，微囊藻通常能达到较高的生物量，因此微囊藻在水体中的迁移成为水华暴发的关键过程。

现有关于研究微囊藻在水体迁移的方法主要包括显微计数法和遥感监测法。其中，显微计数法是一种微囊藻群体上浮速度的估测方法，具有精度低、效率低的劣势；遥感监测法一般用来获取微囊藻水平方向上的分布信息，而微囊藻水华暴发的关键在于微囊藻群体的垂向迁移。此外，微囊藻群体大小不一，不同大小微囊藻群体自身迁移特性也有所差别，现有技术中鲜有对不同大小微囊藻群体迁移特性的测量，难以为微囊藻水华数值模拟研究和水华预测预报提供支撑。

发明内容

因此，本发明提供了一种测量微囊藻群体迁移特性的方法及装置，能够测量不同大小微囊藻群体的迁移轨迹，分析了微囊藻群体的自身迁移特性，进一步为微囊藻群体迁移分布数值模拟提供参数，为水华预测预报提供有效支撑，以解决上述背景中提出的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种测量微囊藻群体迁移特性的方法，包括：

获取待测量微囊藻群体的样品数据；

将待测量微囊藻群体的样品数据送入预设实验装置，通过实时记录微囊藻群体迁移过程，得到微囊藻群体迁移轨迹照片；

提取每张微囊藻群体迁移轨迹照片中微囊藻群体直径和运动轨迹，对不同时刻的运动轨迹进行分析得到微囊藻群体迁移轨迹规律和迁移方向分布规律，以及基于像素坐标与实际尺寸转换关系对不同时刻的运动轨迹进行处理得到上浮速度，并将上浮速度和微囊藻群体直径进行数据拟合，得到表征微囊藻群体自身迁移特性的指数关系式。

优选地，预设实验装置，包括：水柱系统、进样系统、PLIF系统和外部减震平台，其中，进样系统用于将待测量微囊藻群体的样品数据注入水柱系统，水柱系统用于观察微囊藻群体迁移特性，PLIF系统用于拍摄微囊藻群体迁移过程，外部减震平台用于减少振动干扰。

优选地，采用Image-J软件提取每张微囊藻群体迁移轨迹照片中微囊藻群体直径和运动轨迹。

优选地，微囊藻群体迁移轨迹规律为：迁移轨迹的整体形状呈扇形，展现出平移扩散特性。

优选地，迁移方向分布规律为：微囊藻群体迁移方向整体是垂直向上的，也存在其他方向的偏移。

优选地，基于像素坐标与实际尺寸转换关系对不同时刻的运动轨迹进行处理得到上浮速度的过程，包括：

对不同时刻拍摄的微囊藻群体迁移轨迹照片通过Image-J软件进行读取，得到微囊藻群体不同时刻的运动轨迹 z；