一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法与流程

本发明涉及碳排放，尤其涉及一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法。

背景技术：

1、河流生态系统是连接陆地与海洋两大碳汇的重要纽带，同时也向大气排放大量的气态碳(co2与ch4)，构成了全球碳循环的重要功能单元，同时对未来气候变化可能产生不可忽视的影响。随着人类活动不断加剧和大尺度的土地利用改变，河流生态系统的共结构和功能受到极大的破坏，水体碳、氮、磷以及其他污染负荷成倍增长，使得河流生态系统向着增强型异养系统方向快速发展，进而增加河流co2与ch4源汇通量估算的不确定性。作为一种综合的人类活动聚集和土地利用改变的因子，城市化已经成为全球变化研究中，除温室气体排放外，另一个重要的问题。然而，目前对河流碳排放的分析方法仍然以评价自然河流碳排放为主，对城市影响下的以河流为代表的整个水系统碳排放没有研究。

2、此外，河流碳排放受到多种环境因素影响，在不同尺度上呈现多变的空间格局。研究变化环境下河流碳排放的空间格局，能够更清晰的认识生态系统的变化过程，科学评价变化环境带来的生态学问题，为应对变化环境提供科学支撑。在过去几十年间，研究者分别对河流co2与ch4动力学过程已经进行了深入的探索，但从环境变化背景下河流co2与ch4动力学的研究较少。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，以典型的大都市区-深圳市区河网作为水系统研究对象，开展野外调查与室内分析，从而确定城市水系统的co2与ch4浓度及排放速率的空间格局，初步估算和评价深圳市河网碳排放总量及其生态学意义。选择代表性河流开展多时间尺度的调查，获得大都市区河流碳排放的昼夜、季节、年际动态，并进一步结合水文、地貌以及水环境因子分析河网co2与ch4浓度及排放通量空间格局的调控因子。

2、本发明一方面提供了一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，包括：

3、s1，确定研究区域并进行实验设计、样品采集、样品分析和数据分析，获得城市水系统河网co2与ch4排放的时空格局特征、ch4浓度与排放速率的时空格局；

4、s2，基于所述时空格局确定河流co2与ch4浓度的季节变化及影响因子，城市化对河流co2与ch4浓度的影响，co2与ch4空间格局的控制因子。

5、优选的，所述s1的所述研究区域包括大都市区河网和大都市区代表性河流。

6、优选的，所述s1的所述实验设计包括：

7、针对大都市区河网，顺序设计高密度采样和第一因子；所述高密度采样的设计包括：分析河网资料、分析土地利用以及划分城市化梯度；所述第一因子包括水环境因子，co2与ch4浓度因子以及水文地貌特征因子；

8、对于大都市区代表性河流，顺序选择多时间尺度和设计第二因子；所述多时间尺度的选择包括：昼夜、季节和年际，所述第二因子包括水环境因子，co2与ch4浓度因子以及水文气象因子。

9、优选的，所述s1的所述样品分析包括：碱度分析、ch4测定和水质参数测定。

10、优选的，所述s1的所述数据分析选择ph、溶解氧、总磷、总氮、氨氮、硫酸盐等指标作为评价项目，利用综合污染因子法，对河网水质进行评价，并采用空间插值进行分析河网水体综合污染指数空间格局，包括：数据计算、通量估算和相关分析；具体包括：水体pco2计算、水体ch4浓度、饱和度计算、水-气界面co2与ch4排放速率计算以及spss统计分析。

11、优选的，所述s1的所述获得城市水系统河网co2与ch4排放的时空格局特征包括：河网碱度的时空变化、河网水体pco2的时空格局、不同模型估算水-气界面co2交换系数k600比较、都市区河网co2排放的时空格局特征以及河网pco2、co2排放速率与环境因子的相关关系；

12、所述s1的所述ch4浓度与排放速率的时空格局包括：河网水体ch4浓度时空变化特征、河网水-气界面ch4排放速率的估算及其时空格局。

13、优选的，所述s2的基于所述时空格局确定河流co2与ch4浓度的季节变化及影响因子，城市化对河流co2与ch4浓度的影响，co2与ch4空间格局的控制因子包括：河网ch4浓度与河流自然特征的关系、河网ch4浓度与水环境物理因子的相关分析、河网表层水体ch4浓度与水体溶解性碳及其形态的回归分析、河网表层水体ch4浓度与水体营养盐的回归分析以及河网表层水体ch4排放速率的预测因子相关分析。

14、本发明的第二方面提供一种城市水系统碳排放空间格局动态分析系统，包括：

15、数据分析模块，用于确定研究区域并进行实验设计、样品采集、样品分析和数据分析，获得城市水系统河网co2与ch4排放的时空格局特征、ch4浓度与排放速率的时空格局；

16、动态分析模块，基于所述时空格局确定河流co2与ch4浓度的季节变化及影响因子，城市化对河流co2与ch4浓度的影响，co2与ch4空间格局的控制因子。

17、本发明的第三方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如第一方面所述的方法。

18、本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如第一方面所述的方法。

19、本发明提供的方法、系统、电子设备以及计算机可读存储介质，具有如下有益的技术效果：

20、以典型的大都市区-深圳市区河网作为水系统研究对象，开展野外调查与室内分析，从而确定城市水系统的co2与ch4浓度及排放速率的空间格局，初步估算和评价深圳市河网碳排放总量及其生态学意义。选择代表性河流开展多时间尺度的调查，获得大都市区河流碳排放的昼夜、季节、年际动态，并进一步结合水文、地貌以及水环境因子分析河网co2与ch4浓度及排放通量空间格局的调控因子。

技术特征：

1.一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s1的所述研究区域包括大都市区河网和大都市区代表性河流。

3.根据权利要求2所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s1的所述实验设计包括：

4.根据权利要求3所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s1的所述样品分析包括：碱度分析、ch4测定和水质参数测定。

5.根据权利要求4所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s1的所述数据分析选择ph、溶解氧、总磷、总氮、氨氮、硫酸盐等指标作为评价项目，利用综合污染因子法，对河网水质进行评价，并采用空间插值进行分析河网水体综合污染指数空间格局，包括：数据计算、通量估算和相关分析；具体包括：水体pco2计算、水体ch4浓度、饱和度计算、水-气界面co2与ch4排放速率计算以及spss统计分析。

6.根据权利要求5所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s1的所述获得城市水系统河网co2与ch4排放的时空格局特征包括：河网碱度的时空变化、河网水体pco2的时空格局、不同模型估算水-气界面co2交换系数k600比较、都市区河网co2排放的时空格局特征以及河网pco2、co2排放速率与环境因子的相关关系；

7.根据权利要求6所述的一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，其特征在于，所述s2的基于所述时空格局确定河流co2与ch4浓度的季节变化及影响因子，城市化对河流co2与ch4浓度的影响，co2与ch4空间格局的控制因子包括：河网ch4浓度与河流自然特征的关系、河网ch4浓度与水环境物理因子的相关分析、河网表层水体ch4浓度与水体溶解性碳及其形态的回归分析、河网表层水体ch4浓度与水体营养盐的回归分析以及河网表层水体ch4排放速率的预测因子相关分析。

8.一种城市水系统碳排放空间格局动态分析系统，用于实施权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令，所述处理器用于读取所述指令并执行如权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述多条指令可被处理器读取并执行如权利要求1-7任一所述的方法。

技术总结
本发明公开一种城市水系统碳排放空间格局动态分析方法，包括：S1，确定研究区域并进行实验设计、样品采集、样品分析和数据分析，获得城市水系统河网CO<subgt;2</subgt;与CH<subgt;4</subgt;排放的时空格局特征、CH<subgt;4</subgt;浓度与排放速率的时空格局；S2，基于所述时空格局确定河流CO<subgt;2</subgt;与CH<subgt;4</subgt;浓度的季节变化及影响因子，城市化对河流CO<subgt;2</subgt;与CH<subgt;4</subgt;浓度的影响，CO<subgt;2</subgt;与CH<subgt;4</subgt;空间格局的控制因子。还公开对应系统、电子设备及计算机可读存储介质，以典型的大都市区‑深圳市区河网作为水系统研究对象，开展野外调查与室内分析，从而确定城市水系统的CO<subgt;2</subgt;与CH<subgt;4</subgt;浓度及排放速率的空间格局，初步估算和评价深圳市河网碳排放总量及其生态学意义。

技术研发人员：龚利民,黄文章,黎洪元,李婷,王锋,林峰,杜红
受保护的技术使用者：深圳市水务（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15