[发明专利]基于突变理论和改进布谷鸟算法的蓝藻水华暴发预警方法

摘要

本发明提出一种基于突变理论和改进布谷鸟算法的蓝藻水华暴发预警方法，属于水环境预测预警技术领域。所述方法包括对蓝藻生长非线性动力学进行建模；利用改进后布谷鸟算法和龙格库塔法对蓝藻生长非线性动力学模型中的参数进行寻优率定；将蓝藻生长非线性动力学模型转换为尖点突变理论模型；根据尖点突变理论模型的分歧集确定水华暴发临界点；最后对蓝藻水华暴发做出判断，进行预警。本发明采用数值方法与智能算法相结合的方法，并在智能算法的迭代寻优上做出了部分改进，加快寻优收敛速度，使参数不是简单的各向同性随机游走，使蓝藻生长非线性动力学模型更具有普适性和实用性，可及时预测水华暴发，为决策部门制定水华的防治对策提供依据。

主权项

1.一种基于突变理论和改进布谷鸟算法的蓝藻水华暴发预警方法，其特征在于，包括：步骤一、对蓝藻生长非线性动力学进行建模；建立叶绿素浓度与温度、氮营养盐浓度、磷营养盐浓度的蓝藻生长非线性动力学模型；步骤二、对蓝藻生长非线性动力学模型参数进行优化率定；将各采样点的数据按照氮磷比之间的数值差异，进行数据分组；利用改进后布谷鸟算法和龙格库塔法对蓝藻生长非线性动力学模型中的参数进行寻优率定，得到多组适用不同氮磷比的参数C₁、C₂...C₇；步骤三、结合叶绿素浓度‑总磷浓度曲线，将蓝藻生长非线性动力学模型转换为尖点突变理论模型；步骤四、根据尖点突变理论模型的分歧集确定水华暴发临界点；根据步骤二寻优率定得到的相关参数C₁，C₂...C₇以及由总磷浓度TP(t)和叶绿素浓度A(t)之间的拟合关系确定出的尖点突变理论模型系数a、b，再结合蓝藻生长过程中叶绿素浓度A(t)、水温T(t)、总氮TN(t)的实测数据，一起代入到分歧集方程中，计算出分歧集方程的数值，如果所述分歧集方程的数值在0附近，则确定为蓝藻水华爆发的临界点；步骤五、对蓝藻水华暴发做出判断，进行预警；根据步骤四，如果达到水华暴发临界点，再结合叶绿素浓度的预测值，对蓝藻生长是否发生水华暴发的行为做出预警。