CN109583789B

CN109583789B - 分湖富营养化变权营养指数评价方法

Info

Publication number: CN109583789B
Application number: CN201811562925.XA
Authority: CN
Inventors: 赵健; 富国; 郝晨林; 徐香勤; 韩雪梅; 郝晓玲; 刘庆庆
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN109583789A

Abstract

一种分湖富营养化变权营养指数评价方法，包括：步骤S1，选择富营养化评价指标CHLa、TP、TN；步骤S2，建立CHLa与TP的回归关系，以及CHLa与TN的回归关系；步骤S3，分项TLI的权重系数不固定且仅有0和1两个取值，权重系数全部赋予大者。本发明采用的方法依次为收集单项指标CHLa、TP、TN，再计算单项指标营养状态指数，再计算第j项参数变权权，再计算变权综合营养指数,指标权重由分散到集中,克服现行综合营养指数法多指标平均造成的“平坦效应缺陷”、多湖平均的“平移效应缺陷”。

Description

分湖富营养化变权营养指数评价方法

技术领域

本发明属于环境保护与管理领域，主要应用于有控藻要求的湖泊的富营养化评估，要求有10年以上历史数据的湖泊且天然湖泊及滞留时间大于14-20天的水库等水体。

背景技术

中国TLI借鉴了TSIm方法根据1988-1990年中国湖泊数据建立了单项营养状态指数计算式。所用公式采用1988-1989年全国多湖数据构建，简称全国通用公式。参见图1，图1，为现有的计算综合营养状态指数流程图。通过如下几个步骤计算，收集单项指标数据CHLa、TP、TN、SD、CODMn，计算单项指标营养状态指数，计算第j项参数的权重、计算综合营养状态指数TLI(∑)。

综合营养状态指数计算公式为：

1.富营养化状态评价指标选取叶绿素a(CHLa)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)、高锰酸盐指数(COD_Mn)。

2.计算单项指标营养状态指数如下：

TLI(CHLa)＝10(2.5+1.086ln Chla) (公式1)

TLI(TP)＝10(9.436+1.624ln TP) (公式2)

TLI(TN)＝10(5.453+1.694ln TN) (公式3)

TLI(SD)＝10(5.118-1.94ln SD) (公式4)

TLI(COD)＝10(0.109+2.66ln COD) (公式5)

3.计算第j项参数的权重

以CHLa作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为：

r_ij为第j种参数与基准参数CHLa的相关系数；

m为评价参数的个数。

4.计算综合营养状态指数TLI(∑)

式中，TLI(∑)表示综合营养状态指数；

TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数；

W_j为第j种参数的营养状态指数的相关权重。

现有的技术是收集单项指标数据CHLa(叶绿素a)、TP(总磷)、TN(总氮)、SD(透明度)、COD_Mn(高锰酸盐指数)，然后计算单项指标营养状态指数，计算第j项参数的权重，计算综合营养状态指数。

(一)指标的选择及分类

湖泊指标及变量的一般定义：

被解释变量：因变量、响应变量、后果(结果)变量，如CHLa、SD、高锰酸盐指数(更精确的是指藻源部分)

解释变量：

(1)自变量、原因变量、源项变量，如TN、TP等控制指标

(2)协变量，如总温度、滞留时间、水深、pH等条件指标

代理(替代)变量：当某个变量的观察数据不容易量化或得到时，你可以选取另一个变量，这个变量能够代替你想观察的某个变量。如藻类生物量成本较高，可用低成本的CHLa代替或更低成本的代替；高透明度深水湖泊营养化早期，用SD比CHLa更敏感。可用SD代替CHLa。

湖泊营养状态涉及到方方面面，贡献于营养概念涉及营养负荷，养分浓度，生产力，动物群和植物群的数量和质量，气象水文条件，甚至包括湖泊形态等，众多的分类指标众多繁杂多变。实际应用上多参数表达对管理和公众媒体的都是失败的，同时，多参数指数限制于它的有用性，因为大量的参数必须测出来，要找出所有因果关系，区分所有变量的因果性质。而基于单一参数的指标将被广泛接受更值得怀疑。因此，上二十世纪后期，实际用于管理的营养状态评价逐渐集中于基于藻类生物量的3-5个指标。

对响应变量藻类生物量的表达指标的普遍选择为CHLa和SD。对原因变量的普遍选择为TP和TN，以湖泊及海洋CODmn替代CHLa的主要是日本和中国。

美国制定十四分区富营养化基准时采用CHLa和SD(或浊度)为后果变量，TP和TN为原因变量，是一个因果比较均衡的指标选择。

(二)TLI和EI指数的缺陷

Carlson认为尽管SD(透明度)、TP(总磷)、CHLa(叶绿素a)三个变量是共变的，但不应该平均，因为透明度和总磷是独立的营养状态的估计。透明度和总磷应该是叶绿素的代理变量，而不是协变量。平均以后类似一种“和稀泥”的结果，但Carlson也不认为用一个变量就可以准确表达营养状态而得到普遍认同。不过Carlson建模时也未提及由于背景条件的趋势性变化的影响，因而对营养物而言是基于稳态模式的评估。

我国常用的湖库富营养化评价技术TLI和EI指数方法在富营养化评价及管理中起到积极作用，但从湖库富营养化目标管理角度来看也存在较多的问题。

例如：

(1)多指标平均-平坦效应缺陷

对分项的营养指数进行平均(等权或加权)得到的综合指数TLI∑和EI(生态环境指数(Ecological Environment Index)是指反映被评价区域生态环境质量状况的一系列指数的综合)，可以唯一表达营养状态。缺陷则有：

1)低估实际风险：实测的灾害性高值CHLa(特别是年均值已消除了瞬时值的大部分随机不确定性)反映了真实的富营养化灾害水平，多指标平均，可能拉低实际发生的富营养化水平。

2)忽视分项指标的作用：TLI∑或EI容易忽视个分项指标差异的指示意义，进而影响决策分析。同一指数表达的不同问题，掩盖了实质问题。如不同湖泊同一TLI∑下会表达不同的营养水平，而我们希望的是不同湖泊同一TLI∑下会表达是相同的营养水平。

3)没有明确的指标排除机制：当分项指指数相差过远，已失去代理变量作用；或因背景条件趋势变化，其原有响应关系错位，某些指标不再具有指示作用，应排除。目前的方法没有明确的排除方式。

4)指标数量对权重及评价结果影响较大。当一些指标缺失或处在非协调状态而被去除，等权或加权平均均影响到权重的分布及结果合理性。例如：假设CHLa SD(SD为湖水透明度值(m))、TP和TN等权均为25％，因果变量各占50％的权重。若SD数据不可用剔除，再用等权分配，后果变量权重大幅下降到33.3％，丧失了与采用4个指标评价湖泊的可比性。

5)指标之间干扰导致的误判问题。TLI方法限制因子倾向取决于代表性湖泊的磷及氮限制的湖泊的比例，容易产生对单一湖库富营养化状态的误判。例如：TP和CHLa浓度很低的贫营养化湖泊，由于TN过高而可能被评为中营养或富营养；对氮限制湖泊的容易低估富营养化状态(EI指数中TN未非实测关系或可避免)。

6)时间平均方法执行问题：TLI方法基本采用年均值建立，评价或评估是用到月、季、年。按照一般水质评价要求，先浓度时段平均在进行TLI计算。但地方实际操作常用月TLI值平均计算年TLI值(相当于年几何平均浓度计算)，而不是以年算术平均浓度计算年TLI值。由于几何平均浓度一般低于算术平均浓度，所以TLI值低估比较常见，TLI(CHLa)的分值一般低估1-2分(CHLa的变化范围9％-19％)。

(2)多湖平均-平移效应缺陷

多湖平均指用全部有数据湖泊、分区湖泊、分类湖泊建立营养状态评价公式(或曲线)的方法。目前为国际较为通用的方法，对数据较少或数据范围很窄的湖泊有明确的管理价值及指导意义。然而，将多湖关系数据平移应用到具体湖泊存在一些问题：

1)系统误差导致的准度偏离问题。由于确定回归公式的原始数据来自全国不同滞留时间、不同水深、不同温度背景条件下湖库数据，多湖库回归建模用于单一湖库评价管理很容易形成系统偏差，造成显著偏松或偏严评价，即多湖一标，空间平均化导致的风险低估及高估。例如，单一湖库CHLa-TP的关系图上(例如幂指数相关线，或双对数相关线)与营养状态指数TLI推荐的CHLa-TP关系线的向左或向右的较大偏离。

2)评价偏离基准(标准)或保证率偏离问题。富营养化基准建立目前多采用大于75％保证率水平，而指标回归线评价的保证率水平为50％左右，从状态评价的角度或可以接受，但从营养物控制管理来看，明显偏松。当采用分级或分类标准时，与营养物指标标准保证率有偏离，依此评价会偏不安全。

发明内容

为克服现行综合营养指数法多指标平均造成的“平坦效应缺陷”、多湖平均的“平移效应缺陷”，为解决上述问题，本发明提供了一种分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，1.分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，包括：

步骤S1，富营养化评价指标选择CHLa、TP、TN。

步骤S2，建立CHLa与TP的回归关系，以及CHLa与TN的回归关系；

步骤S3，分项TLI的权重系数不固定且仅有0和1两个取值，权重系数全部赋予大者。

于一实施例中，还包括步骤S100，收集湖泊历史数据，选择富营养化评价指标CHLa、TP、TN。

于一实施例中，还包括步骤S200，通过建立CHLa与TP的回归关系，以及CHLa与TN的回归关系，进而计算单项营养状态指数TLI(CHLa)、TLI(TP)以及TLI(TN)。

于一实施例中，步骤S200还包括：将单项营养状态指数计算式转换为整系数单项营养状态指数计算式：

TLI(CHLa)＝50+25lg(CHLa/10)；

TLI(TP)＝50+25lg(TP/10)；

TLI(TN)＝50+25lg(TN/10)；并建立CHLa与营养物指标压力响应的回归关系CHLa＝f_TP(TP)和CHLa＝f_TN(TN)。

于一实施例中，利用上述回归关系和步骤S200中的整系数单项营养状态指数计算式得到：

TLI(TP)＝50+25lg(f_TP(TP)/10)

TLI(TN)＝50+25lg(f_TN(TN)/1O)

于一实施例中，还包括步骤S400，计算变权综合营养指数TLI_CW，变权综合营养指数TLI_CW为通过比较显势富营养化状态指数TLI_EX和潜势富营养化状态指数TLI_IM得到的综合营养指数，通过TLI_CW＝Max(TLI_EX，TLI_IM)公式筛选TLI_EX和TLI_IM中的最大值；TLI_EX和TLI_IM两个指标的权重为0-1可变配置，指数高者权重为1：

显势富营养化状态指数TLI_EX：TLI_EX＝TLI(CHLa)，TLI_EX表达实际发生浮游植物的密度状态；

潜势富营养化状态指数TLI_IM：TLI_IM＝αTLI(TP)+βTLI(TN)，式中权重系数α+β＝1。

于一实施例中，当不存在氮磷协同效应时：

磷限制时：取α＝1，β＝0，CHLa-TN协调性差，相关系数r＜0.4；

氮限制时：取α＝0，β＝1，CHLa-TP协调性差，相关系数r＜0.4；

采用湖泊透明度SD时，协调性差指相关系数r＞-0.4

即：

TLI_IM＝Min(TLI(TP)，TLI(TN))

当磷氮存在协同效应时，

取：

式中r_TP和r_TN分别为CHLa与TP和TN的相关系数。

附图说明

图1，为现有的计算综合营养状态指数流程图。

图2，为本发明的分湖富营养化变权营养指数评价方法流程图。

图3，本发明一实施例的龙河回水区中段多年平均综合营养状态指数与选用指标数的关系图。

图4，本发明一实施例的龙河回水区中段分项营养状态指数年度变化图。

具体实施方式

本发明提供了一分湖富营养化变权营养指数评价方法，该方法采取以下措施：

步骤S1富营养化评价指标选择CHLa、TP、TN。

步骤S2分湖建立CHLa-TP、CHLa-TN回归关系，分湖指湖泊的全湖、某一湖区或某一水层(全湖或湖内浓度较均匀或较重要的一部分)，可为一个功能区或几个功能区。

步骤S3分项TLI的权重系数不固定且仅有0和1两个取值，权重系数全部赋予大者。TLI为用于湖泊富营养化状态评估的营养状态指数，有TLI(CHLa)TLI(TP)等多个营养状态指数(分项TLI指TLI(CHLa)、TLI(TP)等营养状态指数)，也有单项指数加权平均的综合营养状态指数TLI∑(见公式7)。

分湖富营养化变权营养指数评价方法包括如下具体步骤：

步骤S100，收集湖泊历史数据，富营养化评价指标选择CHLa、TP、TN。

步骤S200，将单项营养状态指数计算式转换为整系数单项营养状态指数计算式，上述公式1、公式2以及公式3由于采用率定的参数采用小数计数存在一定的误差且不变记忆及传播，将上述公式1、公式2以及公式3转换为利于精准描述及记忆的整系数表达式：

TLI(CHLa)＝50+25lg(CHLa/10)； (公式8-1)

TLI(TP)＝50+25lg(TP/10)； (公式8-2)

TLI(TN)＝50+25lg(TN/10)； (公式8-3)

并建立CHLa与营养物指标压力响应的回归关系：

CHLa＝f_TP(TP) (公式9)；

CHLa＝f_TN(TN) (公式10)。

步骤S300，利用上述回归关系公式9、公式10和步骤S200中的整系数单项营养状态指数计算式(公式8-1至公式8-3)得到：

TLI(TP)＝50+25lg(f_TP(TP)/10) (公式11)

TLI(TN)＝50+25lg(f_TN(TN)/10) (公式12)

步骤S400，计算变权综合营养指数TLI_CW，变权综合营养指数TLI_CW通过比较显势富营养化状态指数TLI_EX和潜势富营养化状态指数TLI_IM得到的综合营养指数，筛选TLI_EX和TLI_IM中的最大值，具体而言是利用下述公式：

TLI_CW＝Max(TLI_EX，TLI_IM) (公式13)

利用公式13筛选TLI_EX和TLI_IM中的最大值。

TLI_EX和TLI_IM两个指标的权重为0-1可变配置，指数高者权重为1：

综合评价主要采用0-1的集中权重方式，而尽量避免多指标分散权重导致的评估偏差。定义：

1)显势(explicit)富营养化状态指数TLI_Ex：

TLI_EX＝TLI(CHLa) (公式14)

TLI_EX表达实际发生浮游植物的密度状态，在缺乏CHLa数据的且非藻类颗粒物可忽略的湖库，可采用SD作为显势因子替代CHLa进行富营养化状态评价。

2)潜势(implicit，Potential)富营养化状态指数TLI_IM：

TLI_IM＝αTLI(TP)+βTLI(TN) (公式15)

式中权重系数α+β＝1

当不存在氮磷协同效应时，可有：

磷限制时：取α＝1，β＝0(CHLa-TN协调性差，相关系数r＜0.4)

氮限制时：取α＝0，β＝1(CHLa-TP协调性差，相关系数r＜0.4)

采用SD时，协调性差指相关系数r＞-0.4

即：

TLI_IM＝Min(TLI(TP)，TLI(TN))

当磷氮存在协同效应时(如同等磷条件下，氮增CHLa增)，建议：

取：

式中r_TP和r_TN分别为CHLa与TP和TN的相关系数。

TLI_IM表达管控的营养物指标在确定背景环境下(相对平稳的水文气象人类活动过程等)所可能形成的浮游植物密度的潜在可能性，往往受到限制因子的控制。

计算步骤流程

收集湖泊历史数据，主要水质指标是CHLa、TP、TN。

制定藻密度指标的营养指数TLI(CHLa)公式，转换为利于精准描述及记忆的整系数表达式：

TLI(CHLa)＝50+25lg(CHLa/10)。 (公式8)

建立营养物指标的营养指数TLI(TP)和(TN)公式：

1)建立CHLa与营养物指标压力响应回归关系CHLa＝f_TP(TP)和CHLa＝f_TN(TP)

2)利用回归关系将公式8中CHLa替换转化为TP(或总氮)，得到一只表TLI(TP)或TLI(TP)关系式：

TLI(TP)＝50+25lg(f_TP(TP)/10) (公式11)

TLI(TN)＝50+25lg(f_TN(TN)/10) (公式12)

如果目标湖泊可用历史数据不足，可用公式1-公式5，和公式8、10、11的公式计算单项指标TLI的全国通用公式。

评价分析，将实测数据带入公式8、11、12式得到单项指示TLI的计算结果，然后通过公式14-17计算TLI_CW表明富营养化程度。对比下述的湖泊(水库)营养状态分级：

采用0～100的一系列连续数字对湖泊(水库)营养状态进行分级：

TLI(∑)＜30贫营养(Oligotropher)

30≤TLI(∑)≤50中营养(Mesotropher)

TLI(∑)＞50富营养(Eutropher)

50＜TLI(∑)≤60轻度富营养(light eutropher)

60＜TLI(∑)≤70中度富营养(Middle eutropher)

TLI(∑)＞70重度富营养(Hyper eutropher)

通过对比上述的TLI的营养化分级的阈值得到湖泊富营养化水平的估计。

当年TLI_EX＞TLI_IM表明当年环境条件较有利于浮游植物生长；可研判分析人类活动非污染损害或改变、水利调度等物理类措施的贡献。

当年TLI_EX＜TLI_IM表明当年环境条件较不利于浮游植物生长；可研判分析人类活动非污染损害或改变、水利调度等物理类措施的贡献。

根据历年TLI_CW研判发展趋势，根据趋势线研判外源及内源削减措施贡献大小或是否有效。

分析气候变化、出湖水量是否存在趋势性变化，决定是否将早期数据调出，根据调整后的数据重新建立单指标TLI关系式。

参见图2，本发明采用的方法依次为收集单项指标CHLa、TP、TN，再计算单项指标营养状态指数，再计算第j项参数变权权，再计算变权综合营养指数。本发明富营养化评价指标选择CHLa、TP、TN共三项，其中，TP、TN为原因指标，CHLa为后果指标。污染湖泊与非污染湖泊，封闭湖泊与封闭湖泊的非藻源COD和藻源COD比例相差甚远，以CODMn作为后果指标容易造成极大极小的不能真实反映藻类水平的结果；湖泊透明度SD作为后果易受泥沙及水草影响，我国最大不超过20m，各地同类各类功能区的采用一致的受损标准比较难。因此，本标准建议在有CHLa数据的情况下，不采用CODMn作为后果响应指标。无CHLa数据的情况下，SD在低含沙量湖泊、高透明度的深水景观湖泊可以作为替代后果指标采用。

以下实施例详细说明本发明的分湖富营养化变权营养指数评价方法以及采用本发明提供的方法所带来的有益效果：

应用案例：三峡库区支流龙河库湾营养状态分析

(一)全国通用TLI公式的不确定性来源

全国通用TLI∑公式指(1)-(7)式。

表1为三峡水库支流龙河回水区中段近13年营养指数TLI计算结果。指标适用性分析如下：

1)高锰酸盐指数低相关-无代表性

根据表1数据，可以发现TLI(CODmn)值远低于其他4项，并不具备替代CH La的表达藻类密度后果作用；表2也显示其与CHLa较低的相关性。在龙河评价中采用CODmn项将低估实际的藻灾危害。通用公式TLI将CODmn列为评价指标，采用的是混合样数据建立的关系，目前国标均用澄清样方法，对CODmn影响较大，所以已不太适用，可以剔除。

2)透明度不协调-无代表性

表1显示透明度则显示了另一种情况，SD浓度与CHLa正相关(不协调状态，非协调类型中非氮磷高浓度抑制抑制情况)，也不能作为CHLa的代理变量；TLI(SD)与CHLa正相关带来的是一个假象，容易忽略非协调的想象。纠其原因可能是，水库初期运行水位较低，含沙量偏高使SD较低，水库高水位运行后，含沙量偏低使SD较高有利于藻类生长，而透明度上升与水位(水深)增加对沉水植物的影响及滞留时间延长的作用相互抵消或由于陡岸并不会明显增加适宜沉水植物面积，从而导致SD浓度与CHLa的不协调状态。

3)TLI(TP)和TLI(TN)估值偏高-采用“全国一标”的系统偏差

TLI(TP)和TLI(TN)持续高于TLI(CHLa)说明采用全国通用的计算龙河源项变量TLI的系统偏差，准度偏移主要是龙河的河流属性偏强，对氮磷的敏感度较低。

表1三峡水库支流龙河回水区中段2004-2012年营养指数TLI

表2龙河回水区中段2004-2012年各指标浓度年均值及分项TLI相关系数

表3龙河回水区中段不同指标个数TLI(∑)指数及分项TLIcw指数

图3汇总了表2、表3的综合营养状态的加权指数与变权指数TLIcw多年均值数据。从以上分析结果来看，选用3个指标比较符合原假设。用5个指标估计偏不安全，用2个指标忽略了TN可能起限制作用的情况(年总量)。1个指标的变权TL1分值中显势表达年数为0年，即实际变权指数TLIcw没有1年由CHLa指标表达，14年中13年由TP表达，1年由TN表达。说明采用全国通用公式(1)-(7)式对龙河有过保护的问题，即TSI(TP)赋分值偏高，对TP要求偏严。1个指标的变权TLI分值比3个TLI(∑)高4.2分，考虑到3个指标TLI(∑)计算的显势指标权重仅为42％(可调高到50％以上)，实际分差要高于4.2分，则突出显示了变权TLI的预警功能，但采用全国通用(1)-(7)式限制了其准度。

(二)采用龙河TLI公式的结果分析

采用三峡水库运行后龙河回区中段13年年均数据，建立回归方程：

CHLa＝68.66TP¹¹¹⁸³

CHLa＝1.73021TN²¹¹¹¹

变换到TLI对数方程：

TLI(CHLa)＝10(2.5+1.086Ln(CHLa)

TLI(TP)＝10(7.093+1.214Ln(TP)

TLI(TN)＝10(3.095+2.293ln(TN)

表4列出剔除SD和CODmn的全国通用公式与龙河库湾公式TLI(∑)结果，可以看到采用龙河公式后，TLI(CHLa)、TLI(TP)和TLI(TN)三值在年间相互交错，不再潜势指标单方面占优，多年均值相同，这符合Carlson厂里营养状态指数TSI的本意，各指标均可独立表达湖泊营养化状态，平均表达也满足了管理上唯一值要求的需要，并避免系统误差带来失准。另外：

1)采用龙河公式后显势指标的权重53.1％较为合理，而全国通用公式低于50％仅为42％，实际藻华危害程度表达不足。

2)从综合指数多年平均的角度来看，全国公式均值为55(轻富营养)，本地龙河公式为45(中营养)，相差10分，是一个跳级的分差，按CHLa倍数表达为2.5倍的倍率。因而，从准度角度来看，避免150％的偏差；

3)从综合指数年间极差来看，全国公式极差为19.6，本地龙河公式为18.5。因而，从精度角度来看龙河公式也略优。

4)从TLI＜50保证率来看，三峡建库后，按通用公式潜势指标TP和TN指标的保证率不到10％，“脱富返中”或“或脱富至贫”似乎难以达到。；按龙河公式潜势指标TP和TN指标的保证率高达85-92％，刚接触到轻富营养化水平，“保中”难度不大。而显势指标CHLa的保证率达62％，处于两者之间，处于“脱中致富”过程中。可以龙河公式评价更为可合理，但形势并不乐观，即显势指标提示的“脱中致富”的恶化趋势的存在，图4表现的更为直观。

表4全国通用公式与龙河库湾公式计算龙河回水区中段TLI(∑)结果对比

图4显示了龙河回水区中段分项营养状态指数年度变化，可以看到TLI(TP)、TLI(TN)呈现平稳震荡，而TLI(CHLa)呈现上升趋势。

综上所述，分湖模式较多湖模式优势是大幅度提高了准度。在有条件的情况下，直接采用分湖建模，或采用分区多湖模式建模用于具体湖泊的管理。

(三)采用龙河TLIcw公式的结果分析

表5列出剔除SD和CODmn的全国通用公式与龙河库湾公式的变权指数TLIcw结果。对比表5的结果，TLIcw较TLI(∑)要偏大，突出了单项指标的作用，避免平均掩盖问题，对管理的预警指示作用更强。TLIcw提示了显势或潜势的主控类型，全国通用公式TLIcw全部潜势指标主控，需要大幅度削磷(TLI＜50保证率仅8％)，与实际情况不符。龙河公式62％显势指标主控，且以近年为主，其提示的“脱中致富”的恶化趋势更加明显，但削磷要求比通用公式结果低的多(TLI＜50保证率62％)。对比表4TLI(∑)提示85％的保证率(TLI＜50)，TLIcw更精准的提示了62％的保证率(TLI＜50)，其在管理上对磷负荷削减量确定更为精准安全。

表5全国通用公式与龙河库湾公式计算龙河回水区中段TLIcw结果对比

效果：

龙河案例说明：

1)TLI公式应用到具体湖库水库需要注意指标的取舍，避免误用。龙河案例剔除了SD和CODmn减少了不确定性来源，降低了风险；

2)TLI全通用公式应用到具体湖库水库时存在系统偏差，应尽可能采用目标湖库自身数据修正TLI公式的系数(TLI(CHLa)作为基础公式可不用变动)。龙河案例采用本地公式较通用公式的准度大幅度提高，避免了通用公式带来的过保护问题。

3)TLIcw较TLI(∑)较更精准的提示设计营养状态阈值的保证率，便于有效管理。龙河案例采用龙河公式计算的年度富营养化比率较保证率，TLIcw较信息TLI(∑)高一倍多，显示了变权营养状态指数TLIcw的应用价值。

Claims

1.分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，包括：

步骤S1，选择富营养化评价指标CHLa、TP、TN；

步骤S2，建立CHLa与TP的回归关系，以及CHLa与TN的回归关系；

步骤S3，分项TLI的权重系数不固定且仅有0和1两个取值，权重系数全部赋予大者，包括：步骤S400，计算变权综合营养指数TLI_CW，变权综合营养指数TLI_CW为通过比较显势富营养化状态指数TLI_EX和潜势富营养化状态指数TLI_IM得到的综合营养指数，通过TLI_CW＝Max(TLI_EX，TLI_IM)公式筛选TLI_EX和TLI_IM中的最大值；TLI_EX和TLI_IM两个指标的权重为0-1可变配置，指数高者权重为1：

潜势富营养化状态指数TLI_IM：TLI_IM＝αTLI(TP)+βTLI(TN)，式中权重系数α+β＝1；

当不存在氮磷协同效应时：

磷限制时：取α＝1，β＝0，CHLa-TN协调性差，相关系数r<0.4；

氮限制时：取α＝0，β＝1，CHLa-TP协调性差，相关系数r<0.4。

2.如权利要求1所述的分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，包括：步骤S1还包括步骤S100，收集湖泊历史数据，选择富营养化评价指标CHLa、TP、TN。

3.如权利要求1所述的分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，步骤S2还包括步骤S200，通过建立CHLa与TP的回归关系，以及CHLa与TN的回归关系，进而计算单项营养状态指数TLI(CHLa)、TLI(TP)以及TLI(TN)。

4.如权利要求3所述的分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，步骤S200还包括：将单项营养状态指数计算式转换为整系数单项营养状态指数计算式：

TLI(CHLa)＝50+25lg(CHLa/10)；

TLI(TP)＝50+25lg(TP/10)；

5.如权利要求4所述的分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，步骤S3还包括步骤S300，利用上述回归关系和步骤S200中的整系数单项营养状态指数计算式得到：

TLI(TP)＝50+25lg(f_TP(TP)/10)

TLI(TN)＝50+25lg(f_TN(TN)/10)。

6.如权利要求1所述的分湖富营养化变权营养指数评价方法，其特征在于，

采用湖泊透明度SD时，协调性差指相关系数r>-0.4

即：

TLI_IM＝Min(TLI(TP)，TLI(TN))

当磷氮存在协同效应时，

取：

式中r_TP和r_TN分别为CHLa与TP和TN的相关系数。