湖泊水质参数空间优化估算的原理与方法

地统计学是近几十年发展起来的一门处理空间数据的数学方法,在地学方面的应用已日趋成熟.近年来,环境学的研究开始借鉴其理论,开辟了环境学研究的新方向.本文着重阐述了区域化变量理论和克立格法在湖泊水质参数分析研究中的应用,并对湖泊水质参数空间优化估算的方法进行了探讨.     

普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有块金效应;并对乌梁素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

普通克里格法在乌梁素海水体富营养化研究中的应用

以位于我国北方半干旱地区的河套灌区中草型浅水湖泊乌梁素海为研究对象,将实测数据与空间数据应用普通克里格法的理论与方法,尝试研究乌梁素海水质参数空间分布特性。结果显示,乌梁素海水质参数的空间结构变异性是客观存在的,各水质参数都具有决金效应;井对乌采素海水质参数进行克立格插值,为进行水体富营养化评价可以提供更为直观的水环境信息。研究表明乌梁素海水体富营养化程度十分严重,属于中、重度富营养化,研究结果对乌梁素海的湖泊水环境管理具有一定的参考价值。     

基于灰色-随机风险率方法的湖泊水质分析

湖泊水环境是一个受多种不确定性因素限制的复杂系统。以内蒙古乌梁素海为研究对象,应用水质超标灰色-随机风险率的计算方法和系统可靠性分析理论建立了单项参数评价模型和综合参数评价模型,分析湖泊入口断面水质存在的潜在风险性。结果表明:乌梁素海镉的Ⅴ类达标率仅为7.69%~23.89%,镉污染已经十分严重,硫化物和氰化物的Ⅲ类和Ⅴ类达标率都达到100%,所以几乎不受这两项指标的污染。该方法能较好地反映乌梁素海入口断面不同水质参数的污染强度和污染历时的变异过程,为湖泊水环境风险的决策和管理工作提供了参考依据。     

完全均匀混合质量平衡水质模型在滇池中的应用

介绍了完全均匀混合假设下以质量平衡为基础的湖泊水质模型,运用滇池的实测数据对模型进行了参数率定、验证,给出了模型在滇池水质预测中的应用实测,最后讨论了模型的几个假设条件对滇池的适应性。实例研究表明,该模型可适用于滇池水质有机污染长期浓度预测。      

遥感技术在湖泊水质监测中的应用

环境污染遥感监测技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优点,是实现宏观、快速、连续、动态地监测环境污染的有效方法,已成为湖泊环境动态变化监测的重要技术手段.湖泊水质遥感监测是基于经验、统计分析或水质参数的光谱特征,选择遥感波段数据与地面实测水质参数数据进行数学分析,建立水质参数反演模型实现的.在运用遥感技术对湖泊进行水质监测的方法中有传统方法和神经网络模型.与传统方法相比,神经网络模型有较强的水质识别的容错性,水质状况识别的可信度.今后,神经网络模型、高光谱遥感技术以及RS与GIS、GPS的结合运用等将是遥感技术在此领域中的发展方向.     

模糊数学在湖库水质综合评价中的应用

介绍了应用模糊数学评价湖库水质的方法,对云南省2个高原湖泊和3个水库进行了水质评价,并与单项水质参数评价法进行了比较。     

青藏高原湖泊水环境特征及水质评价

湖泊是青藏高原地区重要的水资源和生物栖息地,由于气候和地形等自然因素及人为因素的双重影响,湖泊水环境面临着愈加严峻的问题与挑战.为明确青藏高原湖泊水质现状、分布规律、水质主要特征因子和影响水质的重要因素,于2020年夏季（7~8月）和秋季（10~11月）对青藏高原12个典型湖泊水环境进行调查研究,根据野外采样实测和室内实验检测数据综合分析显示：①青藏高原典型湖泊两个季节的多项理化参数在时空分布上均有差异,基本呈现出夏季高于秋季,西藏地区湖泊高于青海地区湖泊的规律;②盐度（salinity）为青藏高原典型湖泊水质的主要特征因子;③湖泊富营养化指数时空分布差异较小,基本分布在贫营养到中营养等级之间.湖泊水质综合指数时空分布差异较大,湖泊水质等级随盐度分区的升高由"中等"下降至"极差",秋季湖泊水质优于夏季;④青藏高原湖泊水质的时空差异主要受控于降雨、蒸发浓缩和人类活动等因素影响.本研究可为青藏高原水环境保护和改善高原水生态系统的相关研究提供科学依据.     

利用遥感技术进行湖泊水质研究

利用卫星或航空遥感技术进行水环境质量的监测和研究已得到不少技术先进国家的重视,其中对湖泊水质的研究是较为成功的应用内容之一. 湖泊水质的遥感监测研究主要包括如下内容:1.诸如浑浊度、水色、叶绿素含量等水质参数的测     

主成分分析法在水环境质量评价中的应用进展

对研究水质的一种多元统计方法——主成分分析法做了详细介绍,并对主成分分析法在河流、地下水、矿区、湖泊水质评价中的应用进行了综述,简要分析了主成分分析法在水环境质量评价中尚有不足之处。     

基于信息筛选和拉依达准则识别地下水主要组分水化学异常的方法研究

地下水水化学组分的异常值识别是获取水化学背景值的重要的一环,以往提出的基于水化学各组分内在联系的计算背景值的水化学图法及Durov图法在柳江盆地的研究中均取得了良好的效果,但是水化学图法的计算步骤繁多,过程复杂,对采样精度要求严格.因此,为简化计算过程,快速识别异常,本文借鉴英国地调局识别异常的方法,以沙颍河流域为研究区,针对该区浅层地下水水质资料,利用信息筛选法替代水化学图法,对研究区内水化学主要组分进行异常识别,并将不同识别方法的识别效果进行对比分析.结果表明,尽管存在两种方法单独识别出的异常数据较多,但是水化学图法+拉依达准则和信息筛选法+拉依达准则对地下水主要组分的异常识别效果均较好,异常识别后的剩余数据的阈值范围较为一致,信息筛选法能够在大尺度区域内精度较低条件下,有效地替代水化学图法快速识别出异常值.     

水环境模拟中变异函数的稳健性分析

文章将稳健统计学（RS）引入地质统计学（GS）,对廊坊市地下水现场采样数据中Cl^-运用影响系数法和估计邻域法识别并处理特异值,取得了较好的稳健效果。在此基础上,用Cressie-Hawkins法、中位调节法两种稳健统计学方法系统的对进行特异值处理前后的数据作了处理和分析。结果表明,变量Cl^-离子经ICM法处理特异值后再进行稳健计算方法中以MA法有较大的优势,而且获得稳健变异函数γR（h）及其估计量对于改善变异函数的结构性和理论模型的主要参数有明显效果。因此,稳健地质统计学的方法可以移植到水环境科学中应用,这对加强水环境空间变异性以及稳健变异函数的基础研究有着重要的应用价值和学术价值。     

小子样成败型产品可靠性评估方法研究

介绍了一种小子样成败型产品可靠性评估方法。基于"计量评估"理论原则,针对可用于评价产品的特征量的试验数据,依次运用了数据样本子样的概率分布拟合检验方法、样本数据的一致性检验和离群值识别等统计学方法,最终使用经检验的特征量试验数据完成产品的可靠性评估。使用实例数据,应用评估方法,完成了一类典型产品的可靠性评估,其中特别指出的是,在实际应用过程中,应该尤其关注离群值的识别和剔除。实例证明,此方法可用于特征量明确的小子样成败型产品的可靠性评估。     

中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法运用及影响

土壤元素背景值是统计性的范围值,是评价土壤环境质量和制定土壤环境质量标准的重要参考依据,其因土壤母质、成因以及各种地球化学作用的影响而不同.通过分析20世纪60年代至90年代中美土壤元素背景值调查研究中数理统计方法的运用,发现当时受国内外学者对土壤元素含量及统计分析方法认识的局限,中美在土壤元素背景值研究中存在一些偏态分布被当作正态分布、对称剔除偏态分布的异常值和用平均值计算偏态分布背景值等问题,可能导致所得土壤元素背景值不能很好地代表区域背景情况.2007-2013年美国再次开展全国土壤调查和土壤元素背景值研究,对数理统计方法做出了改进和优化,主要包括:①用箱式图法分析距离中间50%数值较远的异常值;②针对对数分布形态也进行了分析;③用中位数和绝对中位偏差计算偏态分布的土壤元素背景值.在研究方法有了新的认识和发展的今天,建议中国优化土壤元素背景值数理统计研究方法,再次开展全国土壤元素背景含量调查工作,并从以下两个方面加以改进:①采用箱式图剔除异常值;②针对不同的频数分布形态计算相应的统计量作为土壤元素背景值.      

稳健变异函数在土壤污染物来源识别中的应用：以某重金属污染场地为例

空间特异值可以提供污染源的位置信息.以Genton稳健估计量为基础的变异函数为研究工具,对某重金属冶炼场地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、As、Se和Hg含量进行了空间特异值分析,并根据空间特异值的地理位置及土地利用方式等信息指示污染源.结果表明,7种元素变异函数曲线的理论模型符合球状模型,7种元素都具有较小的块金方差,Cu、Zn和Pb只为0.000.与Matheron估计量相比,该研究得到的变异函数具有更小的块金效应,说明Genton估计量能够消除或减弱特异值对变异函数的影响.7种元素的空间特异值多集中在个别小范围内,以簇状形式存在,与该区域冶炼高炉及尾渣堆放处的位置具有很好的相关性,说明冶炼行为及其相关过程是该区重金属的重要来源.     

基于野外测量数据的裂隙间距箱线图法初探——以锦屏一级水电工程厂房为例

为了满足裂隙发育韵律性的分析需要以及在裂隙网络模拟中准确使用间距参数,利用基于中位数的探索性数据分析方法之一——箱线图法,对锦屏一级水电工程厂房区某排水廊道野外测量数据进行整理分析,结果表明:箱线图的离群值可以有效地避免掩盖效应,清晰直观地指示裂隙的疏密展布;与岩层产状一致的裂隙组发育具有随机性特点,受断层影响大的裂隙组离群值是裂隙集群分布的边界,而与断层高角度相交的裂隙组呈现疏密相间各自等间距分布的特征;二次探索分析提供的间距均值参数误差平均缩小到3.39%以下,相比概率累计分布曲线拟合得到的均值,其精度平均提高了46.97%,表明箱线图法是裂隙间距分析的有效手段。     

铬污染场地调查数据评估与暴露浓度估计

针对某铬污染场地调查采样得到的1 269个土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕,分别采用检出限替代法和Walsh's Test方法分析了未检出值和潜在的异常值.结果表明,异常值的取舍对数据的统计分析结果影响较大,结合该铬污染场地的实际情况和采样记录,最终保留了潜在异常值. 分别采用Q-Q图示法和假设检验方法探讨了该铬污染场地土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的数据分布形态发现,二者均不符合3种常见的分布形态(即正态分布、对数正态分布和Gamma分布),因此,采用基于切比雪夫不等式的非参数方法计算该铬污染场地调查数据的95%UCL(置信区间上限值),确定w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的暴露值分别为0.285 6%和0.022 7%.      

水环境模拟参数随机场空间最优估计精度分析与特异值研究

本文结合克里格方差的特点,对水环境模拟参数随机场空间最优估计的精度进行了分析,结果显示估计精度受变差函数、采样点的空间配置结构等因素的影响,并结合实例探讨了影响水环境模拟参数克里格估计精度的特异值的识别与处理方法。     

Optimal estimators for ambient air quality levels

Procedures to estimate missing data, determine extrema, and derive uncertainties for data collected in ambient air monitoring networks are presented. The optimal linear estimators used obtain unbiased, minimum variance results based on the temporal and spatial correlation of the data and estimates of sample uncertainty. The first estimator interpolates missing data. The second estimator derives extrema, e.g. minimum and maximum concentrations, from the completed data set. Together the estimators can be used to check the validity of monitored observations, identify outliers, and estimate regional and local components of pollutant levels. The estimators are evaluated using data collected in urban air quality monitoring networks in Houston, Philadelphia and St Louis.     

部分酯类化合物对四膜虫毒性的全息QSAR分析

全息定量结构活性相关分析(HolographicQSAR或HQSAR)能快速而简便的产生高统计质量和预测能力的QSAR模型。采用HQSAR分析了30个酯类化合物对四膜虫的毒性与分子结构之间的关系,及分子碎片大小和全息长度对QSAR模型的影响,得到的最佳QSAR模型的R2为0.981,Q2为0.912。此外还应用色码讨论了离群值产生的可能原因。