基于门限极值理论的湖泊水质参照状态的确定

中国环境科学2014，34(12)：3215-3222ChinaEnvironmentalScience基于门限极值理论的湖泊水质参照状态的确定华祖林，，，汪靓’，顾莉，，褚克坚，，(1．河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京210098；2．河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心，江苏南京210098；3．河海大学环境学院，江苏南京210098)摘要：在前人工作的基础上，利用门限极值的广义Pareto分布理论和超出阈值峰(PeakOverThreshold，POT)方法，提出了一种确定湖泊参照状态浓度的新方法．该方法不仅能够给出更为精确的置信区间，而且克服了广义极值分布理论取用数据浪费等缺陷．将该方法应用到太湖的水质基准参照状态中，通过POT方法对太湖8个站点1995-2006年总氮(TN)，总磷(TP)和叶绿素a(Chl—a)的数据进行预处理，分别以一1．0mg／L一0．05mg／L与一4~g／L作为它们观测值相反数的门限值，结果表明观测值的相反数符合广义Pareto分布，验证了方法的可行性．推荐采用25％分位点的值作为太湖总氮，总磷和叶绿素a的参照状态，即太湖的参照状态是：总氮0．66mg／L；总磷O．023mg／L；叶绿素a为1．27pg／L．最后分别得出了它们各自的95％置信区间，而且其精度明显高于广义极值分布理论结果．关键词：湖泊水质基准；参照状态；门限极值理论；置信区间中图分类号：X524文献标识码：A文章编号：1000—6923(2014)12—3215-08Estimationofthelakequalityreferenceconditionbasedonthethresholdextremetheory．HUAZu—lin’’．WANGLiang’’，GULi’’，CHUKe~ian’’(1．KeyLaboratoryofIntegratedRegulationandResourceDevelopmentonShallowLakes，MinistryofEducation，HohaiUniversity,Nanjing210098，China；2．NationalEngineeringResearchCenterofWaterResourcesEficientUtilizationandEngineeringSafety,HohaiUniversity,Nanjing210098，China；3．CollegeofEnvironment，HohaiUniversity,Nanjing210098，China)．ChinaEnvironmentalScience，2014，34(12)：3215-3222Abstract：AnewmethodwasestablishedtocalculatethelakenutrientreferenceconditionbasedontheextremethresholdtheorycombinedwiththePeakOverThreshold．Thenewmethodnotonlyrevealedstatisticalinferences，butalsoovercametheweaknesssuchaswastedobservationaldataingeneralizedextremevalue(GEV)theory．Moreaccurateconfidenceintervalsforparametersandsubstanceconcentrationscouldbeobtainedusingthisnewmethod．ThemethodwasusedtoestimatethereferenceconditionsofTaihuLake．Theobserveddatafortotalnitrogen(TN)，totalphosphorus(TP)andchlorophylla(Chl—a)ateightsiteslocatedinTaihuLakeduring1995-2006werepre-treatedbythePeakOverThreshold．TheresultsrevealedthatnegativevaluesofTN，TP，andChl-a，whichthethresholdvaluesare一1．0mg／L，一0．05mg／L，and一4g，firedthegenerallyParetomodelwel1．Itwasrecommendedtouse25percentileasreferenceconditions．Thus，thevaluesofthereferenceconditionsforTN，TPandChl