恭喜水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院;中国水利水电第九工程局有限公司;中国环境监测总站陈求稳获国家专利权
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龙图腾网恭喜水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院;中国水利水电第九工程局有限公司;中国环境监测总站申请的专利基于植物生长衰亡-氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117976077B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410047652.4,技术领域涉及:G16C20/10;该发明授权基于植物生长衰亡-氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法是由陈求稳;崔桢;陈诚;周正荣;金小伟;何梦男;范雯霆;莫康乐;韩依霖设计研发完成,并于2024-01-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于植物生长衰亡-氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于植物生长衰亡‑氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法,首先结合遥感解译和空间模拟退火算法选取最少的监测网格;然后在选取的监测网格中开展样方调查,采用功效分析法,以最少采样频次获取沉水植物单位面积生物量及生长率;接着选取优势种带回实验室监测沉水植物模型所需的参数,构建沉水植物生长衰亡‑氮磷吸收释放模型,模拟生物量及植物体内氮磷净含量动态变化过程;再将沉水植物模型耦合河湖水动力‑水质模型,模拟沉水植物生长的城市河湖其氮磷浓度动态变化过程。最后设置不同沉水植物收割情景,分析城市河湖氮磷水质目标可达性,确定沉水植物最佳收割方案。本发明能够实现城市河湖沉水植物定量化、高效、精准管控。
本发明授权基于植物生长衰亡-氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法在权利要求书中公布了:1.基于植物生长衰亡-氮磷吸收释放模拟的城市河湖沉水植物定量管控方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:1利用多光谱遥感影像获取具有沉水植物反射波谱特性的绿光波段,分析沉水植物面积及其空间分布特征;将绿光波段反射率作为主变量,与岸边距离、水深作为协变量,以平均回归克里格估计方差最少为准则,通过空间模拟退火算法选取最少的监测网格;所述空间模拟退火算法具体步骤为:将研究区按照预设大小离散成若干网格,从原始样点集中随机选择一组样点作为最优解,用最优解对主变量及协变量进行插值预测,计算初始解的平均回归克里格估计方差;在初始解外的余集中随机选择一个点替换初始解中的点产生新解,对新解继续进行插值预测,并计算相应的平均回归克里格估计方差;以平均回归克里格估计方差最少为准则,选取最少的监测网格;2于沉水植物不同生长期,在选取的监测网格中开展样方调查,采用功效分析法,当取样次数达到n次后、前n次单位面积生物量总和的均值与该监测网格所有数据的均值在预设的误差范围内时,取该采样频次估算沉水植物生物量;建立监测网格内采样频次与单位面积沉水植物生物量之间的关系,以最少采样频次获取不同区域的沉水植物单位面积生物量及生长率;3选取优势种带回实验室监测构建沉水植物模型所需的参数,包括形态参数和氮磷吸收、释放速率;构建沉水植物生长衰亡-氮磷吸收释放模型,模拟生物量及植物体内氮磷净含量的动态变化过程;其中:沉水植物模型的植物生长方程为:BSHT=BSHT-ΔT+1-kSTRkSHOOTGrowfUptfPLT-kSHOOTDecfSHOOTDecTBSHTBROT=BROT-ΔT+kSTRkSHOOTGrowfUptfPLTBSHT-kROOTDecfROOTDecTBROT 式中,上标T表示时刻,ΔT表示时间步长,BSHT和BROT分别代表T时刻沉水植物的茎部和根系生物量;kSTR代表沉水植物茎部转移到根系的比例;kSHOOTGrow代表最佳条件下沉水植物茎部的最大生长率;kSHOOTDec代表沉水植物茎部的氮磷释放率;kROOTDec代表沉水植物根系的氮磷释放率;fUpt代表沉水植物吸收作用的氮或磷浓度限制;fPLT代表沉水植物生长的温度限制;fSHOOTDecT和fROOTDecT分别代表沉水植物茎部和根系腐败的温度限制;NHT、NOT和分别代表T时刻河湖铵态氮、硝态氮和磷酸盐浓度;KHUpt代表沉水植物吸收氮或磷的半饱和常数;θPL代表温度对沉水植物生长的影响系数;θSHOOTDec代表温度对沉水植物茎部释放氮或磷速率的影响系数;θROOTDec代表温度对沉水植物根系释放氮或磷速率的影响系数;代表T时刻河湖的水温;TAve代表河湖的日平均水温;TPL1和TPL2代表沉水植物生长的适宜温度范围;沉水植物模型的氮素吸收-释放方程为: 式中,和分别代表沉水植物吸收的铵态氮和硝态氮;和分别代表沉水植物释放的有机氮和铵态氮;kNHUpt和kNOUpt分别代表沉水植物吸收的氮素中铵态氮和硝态氮的比例;kORGNDec和kNHDec分别代表沉水植物释放的氮素中有机氮和铵态氮的比例;kNTB代表生物量中氮含量的比重;h代表河湖水深;沉水植物模型的磷素吸收-释放方程为: 式中,代表沉水植物吸收的磷酸盐;和分别代表沉水植物释放的有机磷和磷酸盐;kDIPUpt代表沉水植物吸收的磷素中磷酸盐的比例;kORGPDec和kDIPDec分别代表沉水植物释放的磷素中有机磷和磷酸盐的比例;kPTB代表生物量中磷含量的比重;4将沉水植物模型耦合河湖水动力-水质模型,模拟沉水植物覆盖的城市河湖其氮磷浓度时空变化过程,根据河湖氮磷水质目标,确定通过收割沉水植物预期削减的氮磷通量;5设置不同区域、不同收割强度及收割时间情景,模拟河湖在不同情景下的氮磷浓度,分析氮磷水质目标可达性,比选后确定沉水植物最佳收割方案。
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