湖泊(含水库)是我国主要水源地，但目前多处于富营养化状态，藻类水华频发，饮用水安全面临严重威胁。在及时掌握全湖水质水华现状的基础上，精准预测蓝藻水华时空演变态势，提前制定应对方案，最大程度降低蓝藻水华产生的危害，对于湖泊蓝藻水华科学防控具有重要意义。 　　

2017年以来，中国科学院南京地理与湖泊研究所在国家水专项、国家自然科学基金、地方政府委托研究课题等项目资助下，创新提出了“天-空-地”协同监测和“全湖-湖区-沿岸”多尺度模拟预警的湖泊蓝藻水华防控理念和实现路径，并在巢湖、滇池、天目湖等重点湖泊开展了持续、深入的研究和应用示范，取得了显著成效，对我国湖泊水生态环境保护具有借鉴意义。 　　

一、整合构建了湖泊蓝藻水华“天-空-地”协同监测体系，突破了多源监测数据融合处理关键技术，实现了“无人值守”式的湖泊蓝藻水华精准监测。 　　

传统的湖泊蓝藻水华监测主要依靠卫星遥感和人工巡测手段，但受制于卫星重访周期、影像空间分辨率、人工监测效率等因素，难以满足湖泊蓝藻水华应急监测需求。 　　针对上述问题，通过整合卫星遥感、无人机监测、视频监控、浮标监测和人工监测手段，构建了“整个湖区-重点区域-关键位置”全覆盖的湖泊蓝藻水华“天-空-地”协同监测体系，突破了多源卫星“虚拟星座”监测系统构建、基于岸基视频监控设备的复杂环境下湖泊蓝藻水华高精度监测、多元监测手段高效协同等关键技术，实现了蓝藻水华自动、高频、定量监测和“现状及时掌握、异常智能识别、超标自动报警、趋势精准分析”的目标，大幅提高了湖泊蓝藻水华巡查工作的效率、降低了工作成本。 　　

二、研制了湖泊蓝藻水华“全湖-湖区-沿岸”多尺度模拟预测模型，实现了蓝藻全湖漂移模拟和沿岸堆积仿真，为湖泊蓝藻水华应急防控提供了重要决策支撑。 　　

蓝藻水华发生后容易沿岸堆积、发臭，甚至造成水生生物死亡、形成次生灾害，威胁饮用水源地安全。但传统研究通常关注全湖/湖区尺度的蓝藻水华面积、分布等信息，忽略了沿岸重点区域的蓝藻水华堆积风险评估，预测结果与蓝藻水华防控工作的实际需求之间存在很大程度的脱节。 　　

针对上述问题，发展了“三维水动力-水质-藻类”耦合模拟方法，实现了湖泊不同区域次日蓝藻水华暴发概率以及蓝藻水华短期(未来2日，逐时)和长期(未来7日，逐日)精细化预测预警，并对湖泊沿岸水域未来5日蓝藻水华堆积风险进行了模拟评估，创新实现了“全湖(空间分布)-湖区(暴发概率)-沿岸(堆积风险)”全覆盖的多尺度预测预警，为蓝藻水华应急防控和有限应急处置资源的最优化利用提供了重要决策支撑。 　　

三、研发了湖泊蓝藻水华监测预警系列平台，在巢湖、滇池、天目湖等湖泊长期、稳定业务化运行，显著提升了湖泊蓝藻水华防控工作的信息化、科学化和智慧化水平。 　　

通过集成湖泊蓝藻水华“天-空-地”立体监测、多尺度预测预警、多情景应急支撑等功能模块，研发了湖泊蓝藻水华监测预警系列平台，实现了全湖蓝藻水华模拟预测与风险评估、重点区域水华堆积风险研判、不同预警等级下的应急预案优选等功能，为湖泊蓝藻水华的科学防控提供了有力的决策支撑，最大程度降低了蓝藻水华产生的危害，保障了湖泊生态系统健康和水源地水质安全。 　　

目前，湖泊蓝藻水华监测预警系列平台已在巢湖(图1)、滇池(图2)、天目湖(图3)、长潭水库(图4)等湖库实现了长期、稳定的业务化运行，在蓝藻水华协同监测、精准预警和科学防控工作中发挥了重要作用。 

图1 巢湖蓝藻水华监测预警与模拟分析平台

图2 滇池蓝藻水华监测预警平台

图3 天目湖流域水质目标管理平台

图4 长潭水库水质水华监测预警平台