基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

阳宗海水体特征分析及控制对策初探

以近年来阳宗海水体TP、TN、高锰酸盐指数、透明度、水体中N、P比和水生生物特性等湖泊富营养化要素综合评价了阳宗海水体水质变化特征.在总结阳宗海污染控制取得阶段性成果的基础上,针对目前仍然存在的富营养化威胁,建议将恢复湖泊生态系统、控制内外污染源以及强化流域环境管理作为新的控制对策.     

PCA-SOM耦合模型在湖泊水质评价中的应用

富营养化是湖泊沼泽化进程加快的重要因素之一,而湖泊富营养化的预防与治理已经成为世界性的难题。湖泊富营养化评价是湖泊治理的基础,它可以为治理工作提供科学的依据。该文以乌梁素海为例,采用主成分——SOM人工神经网络耦合模型进行富营养化评价。先建立富营养化评价指标体系,然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标,再将利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标,输入到自组织特征映射网络模型中,最后对富营养化状况进行聚类分析。所得结果与实际相吻合。该方法能根据实测资料对湖泊富营养化状况客观地分类并计算出评价权值,避免了选取评价指标时的主观随意性。     

国外湖泊富营养化研究的进展

湖泊是一种重要的水资源,由于人类经济活动对湖泊开发利用不断地加强,致使湖泊富营养化问题日益突出。早在本世纪三十年代,西欧一些国家和美国就曾出现湖泊富营养化,近十几年来,特别是目前,湖泊富营养化已成为举世关注的问题,世界各国学者已发表大量这方面的专著、论文和科研报告。本文着重对国外研究湖泊富营养化的有关概念、后果、营养元素的控制以及模拟等问题的进展,加以介绍和讨论。一、富营养化的有关概念富营养化就其对湖泊水生生态系统功     

惠州西湖水生态系统初步调查

惠州西湖属于城市浅水型湖泊，通过连续1个年度对惠州西湖5个子湖水环境、浮游植物、浮游动物和底栖动物及鱼类的调查分析，研究发现治理后的惠州西湖仍处于富营养化状态，水生生态系统结构简单，初级生产者只有藻类无水生植物，浮游动物、底栖动物种类少，鱼类单一，生态系统处于非健康状态。近年对西湖采取了开辟新水源、环湖生活污水截污、底泥疏浚等工程技术措施，治理措施的生态效果不明显，文章反思了治理措施的不足，认为应加强对城市浅水湖泊系统机理的研究，为湖泊的生态恢复提供理论和技术支持。     

异龙湖水质及水生生态系统演变趋势

云南高原湖泊为社会经济发展提供了重要的淡水资源与生态系统服务功能,然而流域开发的持续与气候极端事件的频发导致了包括异龙湖在内的大中型湖泊出现了水质恶化、藻类暴发与生态环境功能退化。根据1980-2015年35 a的水质监测数据,利用综合营养状态指数(TLI)对异龙湖水质营养状况变化趋势与生态系统响应特征进行评价分析。近35 a来,异龙湖长期处于富营养化过程,水质营养状态可为3个主要阶段。1980-1994年湖泊水质营养状态呈现波动上升趋势,主要是流域农业面源输入造成的;1994-2010年富营养化趋势有所减缓,可能与期间跨流域引水对湖泊营养盐的稀释有关;但2010-2015年又开始明显加剧,主要是流域社会经济持续快速发展造成的工业污染、农业面源污染及湖内沉积物营养盐释放造成的。自1980年以来,异龙湖的水生生物发生了结构性变化,生物多样性丧失严重,主要受湖泊富营养化程度驱动,同时气候变化特别是极端干旱事件对水生生态系统的影响也不可忽视。     

五元联系数在湖泊水质综合评价中的应用

集对分析是一种新的处理模糊和不确定问题的系统理论方法,运用同异反表达式可解决各种模糊不确定问题,而五元联系数又是集对分析理论的拓展. 针对当前众多湖泊富营养化评价方法过程复杂繁琐问题,提出利用基于五元联系数的系统态势对湖泊富营养化程度进行等级评价,其评价结果与其他评价方法基本一致;并且用集对分析法对湖泊富营养化程度进行等级评价,评价结果更符合实际情况,对监测数据的利用率高,对营养化程度的划分更细致,能够得到属于同一级别的湖泊富营养化程度的排序. 五元联系数克服了以往集对分析评价级别只有3个等级的缺点,扩大了评价等级范围,因此可在更多领域得到广泛应用.      

高原湖泊富营养化发生机制与防治对策初探

通过对云南省九大高原湖泊水环境现状分析,指出人类活动中工业、农业及生活源不断向湖泊中排放,以及围湖造田、水产养殖等破坏自然生态环境是导致云南高原湖泊富营养化的主要原因。在内外源营养盐控制、生态调控、生态修复等防治对策措施分析的基础上,指出富营养化湖泊的治理必须营养盐控制与水生植被恢复并拳。     

高原湖泊富营养化发生机制与防治对策初探

通过对云南省九大高原湖泊水环境现状分析,指出人类活动中工业、农业及生活源不断向湖泊中排放,以及围湖造田、水产养殖等破坏自然生态环境是导致云南高原湖泊富营养化的主要原因。在内外源营养盐控制、生态调控、生态修复等防治对策措施分析的基础上,指出富营养化湖泊的治理必须营养盐控制与水生植被恢复并拳。     

罗非鱼对浅水型湖泊生态系统营养水平的影响

惠州南湖(惠州西湖子湖之一)是典型的亚热带浅水城市湖泊.2007年5月惠州西湖开展了以水生植被构建和鱼类调控为主的生态系统修复与构建(中试)工程,以控制湖泊富营养化,改善湖泊水质.在工程前对罗非鱼等野杂鱼类进行了清理.清鱼后总磷下降了58.79%,总氮上升了36.48%,浊度下降77.87%,水体透明度明显改善.浮游植物的种群结构变化不大,但生物量变化很大,水体的富营养化程度有所改善,罗非鱼等野杂鱼能够明显加剧水体富营养化进程.     

丈八沟人工湖水质评估与基本对策

中国湖泊富营养化的现象十分严重,以景观用途为主的人工湖泊的问题尤为突出。大多湖泊的富营养化都有加重趋势,基本丧失其功能,对湖泊富营养化的预防治理已成当务之急。通过对丈八沟人工湖的水质监测、分析,探讨了引起人工湖泊富营养化的成因,提出了对于人工湖泊富营养化的治理方案。分析表明：引起人工湖泊富营养化的主要原因包括外源性污染和内源性污染,对于湖泊富营养化的治理措施宜采用内环境治理和外环境整治结合的方式。     

湖泊水库水体氮、磷允许纳污量定量研究

在充分考虑湖库水体污染物实际自净能力、并分析其出流污染物浓度分布规律的基础上,根据风险分析理论和Monte Carlo模拟方法,提出了湖库水体氮、磷允许纳污量计算方法,指出:在满足湖库水体污染物浓度达标率90%以上的条件下,所对应的水体污染物降解量才是湖泊水库水体氮、磷允许纳污量.通过实际算例对水库总氮、总磷允许纳污量的计算,说明了所提出的计算方法的适用性.     

湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法

针对湖泊水体富营化评价方法具有的不确定性问题,提出了湖泊富营养化组合评价的真值次数加权法.该法的建立步骤分为3步:首先,根据富营养化评价标准,随机生成1000组富营养化水质指标样本,分别用灰色关联法、模糊评价法、打分统计法、经验频率法、贝叶斯方法、向量评价法6种单项方法进行富营养化评价;然后统计1000组样本中各单项方法的评价值与真值相同的次数,据此计算各单项评价方法在组合评价方法中所占的权重;最后利用权重值对6种单项评价值进行加权平均组合,从而得到真值次数加权法的组合评价结果.将真值次数加权法应用于全国30个湖泊的水体富营养化评价,结果表明,该法能有效降低单项评价方法的不确定性.     

考虑指标协调性的湖泊富营养化评价模型

湖泊富营养化程度评价标准中同一评价指标的分级界点值差异很大,近似地呈现指数变化.基于该认识,提出了1个基于指标协调性的湖泊富营养化综合评价模型.对评价标准及待评湖泊监测值进行对数变换,改善了评价指标值的协调性,降低了评价系统的非线性化程度;在定义待评湖泊各监测指标与富营养化标准各级别之间距离测度的基础上,按评价指标协调性要求构造评价函数;鉴于评价标准为区问教的实际情况,采用区间数计算待评湖泊与各级标准的相对距离测度,并按距离测度值的大小进行湖泊富营养化状态分类.该模型建模思路清晰,物理意义明确,计算过程简捷,一组由5个湖泊组成的富营养化综合评价案例计算结果表明,评价结果符合实际.     

基于模糊权物元分析模型的湖泊富营养化评价

运用模糊权重,结合层次分析法和物元分析法,试图构建模糊权物元分析模型。该模型不仅继承了经典物元分析的优点,同时充分考虑了权重的不确定性。按照中国湖泊富营养化评价标准,把湖泊水体富营养化程度划分为6个等级,选取Chl-a、TP、TN、CODMn和SD等5个指标为评价指标,应用该模型对东昌湖富营养化进行了评价,结果表明:所监测的3个湖区均为富营养化等级,其中又以西北湖区最严重,西南湖区次之,东南湖区相对较好。研究结果与实际相符,说明了此方法具有良好的可靠性,可适用于湖泊富营养化的综合评价。     

Control concept and countermeasures for shallow lakes'eutrophication in China

Research on lake eutrophication in China began in the early 1970s, and many lakes in China are now known to be in meso-eutrophic status. Lake eutrophication has been showing a rapidly increasing trend since 2000. Investigations show that the main reasons for lake eutrophication include a fragile lake background environment, excessive nutrient loading into lakes, excessive human activities, ecological degeneration, weak environmental protection awareness, and lax lake management. Major mechanisms resulting from lake eutrophication include nutrient recycling imbalance, major changes in water chemistry (pH, oxygen, and carbon), lake ecosystem imbalance, and algal prevalence in lakes. Some concepts for controlling eutrophication should be persistently proposed, including lake catchment control, combination of pollutant source control with ecological restoration, protection of three important aspects (terrestrial ecology, lake coast zone, and submerged plant), and combination of lake management with regulation. Measures to control lake eutrophication should include pollution source control (i.e., optimize industrial structural adjustments in the lake catchment, reduce nitrogen and phosphorus emission amounts, and control endogenous pollution) and lake ecological restoration (i.e. establish a zone-lake buffer region and lakeside zone, protect regional vegetation, utilize hydrophytes in renovation technology); countermeasures for lake management should include implementing water quality management, identifying environmental and lake water goals, legislating and formulating laws and regulations to protect lakes, strengthening publicity and the education of people, increasing public awareness through participation in systems and mechanic innovations, establishing lake region management institutions, and ensuring implementation of governance and management measures.     

GA优化的湖泊富营养化评价的普适公式探讨

在适当设定富营养化指标的“本底值”情况下,当指标值用于对应“本底值”的相对值表示时,可采用S型曲线描述湖泊富营养化的发展程度,公式中的参数可视为与指标特性无关,采用遗传算法对公式参数优化,得到对多项指标均适用的富营养化程度的指数公式,并提出用广义模糊对比因子赋权新方法计算富营养化综合指数。该评价方法物理意义明确,计算简单,使用方便,具有普适性、可比性和实用性。     

东部平原地区湖泊富营养化的演变及区域分析

从区域的角度系统分析了东部平原地区主要湖泊富营养化的现状，重点湖泊富营养化的演变过程（列举东湖、淀山湖、巢湖和太湖），阐述东部平原地区湖泊富营养化的形态及区域特征，并对富营养化区域政策及产业作了分析，最后有针对性地提出了湖泊富营养化防治的区域对策和建议，为寻求生物治理湖泊富营养化提供有效途径。     

综合营养状态指数法在陶然亭湖富营养化评价中的应用

根据2006年-2010年陶然亭湖富营养化监测数据,采用综合营养状态指数法,分别从年均值及月份变化两方面对陶然亭湖的营养状态进行详细的分析和评价。结果表明,2006年-2010年陶然亭湖的营养状态指数呈现逐年下降的趋势,营养级别从重度富营养下降至中度富营养。湖泊富营养化程度随季节变化十分明显,富营养化程度在夏季和秋季形成高峰,冬季和春季一般较低。由于污水处理厂的再生水水质较差,补给到景观湖泊,加剧了富营养化程度。可以从污水处理厂加强对再生水质中氮、磷的处理和控制、利用生物-生态修复技术等方面采取措施来降低陶然亭湖的富营养化程度。