滇池水质时间序列变化趋势识别及特征分析

应用STL(Seasonal-Trend Decomposition using LOESS)方法对1998—2010年滇池外海8个监测站点、10个水质指标的时间序列数据进行递归迭代,分解出低频率的趋势项、高频率的周期项及随机残差项.在此基础上计算稳态变化指数(RSI),对水质趋势的时、空变化特征进行识别和判定.结果表明,在分析的13年间,滇池外海8个监测站点各指标变化趋势总体一致;BOD5总体呈下降趋势,高锰酸盐指数(COD Mn)总体趋势显著上升,说明有机物可生化性下降;富营养化状态加剧,总氮(TN)总体趋势上升,并逐渐成为藻类的限制性营养盐,总磷(TP)浓度为劣V类,氨氮在氮元素形态中的主导地位正逐渐降低.研究结果表明,"十二五"期间滇池应重点控制氮磷、兼顾有机物污染.     

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。     

牛栏江-滇池补水工程对滇池外海总磷和总氮含量的影响

根据2011—2014年滇池水质监测资料,分析了牛栏江—滇池补水工程实施前后滇池外海中总磷和总氮的变化趋势及变化原因。结果表明:引牛栏江水入滇池后明显地降低了滇池中总磷和总氮含量,减轻了滇池富营养化程度,从而有效改善了滇池的水质。     

典型云南高原湖泊叶绿素a与影响因子的定量关系及对比分析

湖泊富营养化的影响因子涉及水文、物化、生物等多方面,具有复合性和非线性特征,定量化其与影响因素间的相关关系有助于识别影响湖泊营养状态的关键因子,可以用较低的成本、较短的时间达到理想的控制效果.云南高原湖泊具有易发生富营养化的自然和气候特征,对其富营养化发生条件及影响因子的分析可为科学的控制决策提供参考.本文选取云南滇池、程海、抚仙湖和异龙湖4个高原湖泊,比较湖泊自然特征与流域社会经济条件的异同;构建包括绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)、结构方程模型(SEM)及人工神经网络模型(ANN)的综合分析方法,重点关注并确定浮游初级生产力的代表指标(叶绿素a,Chla)与相关影响因子间的定量相关关系.研究发现:14个湖泊中,对Chla浓度变化影响最大的均为理化因子,但在各湖中该影响的正、负性及不同理化因子的贡献权重有较大差异;2流域污染源构成的不同在一定程度上影响了入湖的氮、磷负荷,使4个湖泊表现出不同的营养盐限制性特征;3流域面积、湖泊形态及湖体水动力条件影响着营养盐在湖体中的迁移转换,造成4个湖泊富营养化的差异性特征;4对Chla与影响因子间因果关联的识别须结合深入的机理过程分析.     

基于绝对主成分-多元线性回归的滇池污染源解析

定量解析污染源是湖泊流域水环境管理的重要基础.基于滇池草海和外海多年水质监测数据,采用主成分分析（PCA）方法识别了主要水质指标的污染源类型,利用绝对主成分-多元线性回归模型（APCS-MLR）得到不同污染源对水质的贡献程度.结果表明,草海主要的污染源有农业面源、城市面源和内源3类,外海的主要污染源是农业面源、城镇生活污染源、城市面源和内源4类.与河流水污染源解析结果不同,底泥内源与气象因子对滇池主要水质指标的影响较大.     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

滇池水质1999-2008年时空变化特征

以滇池常规的水质监测数据为基础,运用因子分析法对滇池1999-2008年的水质进行综合评价,并以水质综合评价得分作为监测点位的空间属性值,采用空间插值法定量分析10年间滇池水质的时空变化特征。研究期间内,滇池水质总体呈现不断恶化的趋势,氮磷污染一直是滇池的主要污染类型。滇池南部区域水质一直优于北部和中部区域,尤其是草海和外海交界区域的水质在全湖是最差的。南部片区水质在整个滇池最好,但也呈现出不断恶化的趋势。     

滇池富营养化发展趋势分析及其控制对策

1988～1999年滇池监测数据的统计分析表明,滇池水质在继续恶化,全湖水质超V类,富营养化程度呈上升趋势.近10年来,滇池主体外海TP浓度增加了一倍多,叶绿素a增长了十几倍,营养水平由富营养发展到严重富营养,增加了两个级别,发展趋势近年来尤为明显.P是近10年来滇池水体中增长最快的营养盐,水体中P浓度的持续增     

基于ArcGIS的牛栏江—滇池补水工程对滇池水环境改善效果分析

利用2009—2015年滇池水质监测资料,结合ArcGIS空间插值方法,分析评价牛栏江-滇池补水工程对滇池水环境改善效果。结果表明:牛栏江-滇池补水工程运行后,滇池外海的氨氮、总氮、高锰酸盐指数和总磷平均浓度分别下降47.9%、28.3%、22.0%和48.2%,水质明显好转;滇池外海中部、南部水域水质优于北部水域,西部水质优于东部,补水工程对滇池水环境改善效果明显。     

1951—2017年滇池流域极端降水变化及湖体水质响应

极端降水是流域水文水质变化的重要驱动事件.本研究使用RclimDex、随机森林回归和Mann-Kendall等方法分析了滇池流域多年极端降水指标变化特征及其对滇池湖体水质的影响,评估了不同极端降水指标、经济社会指标、人为氮磷输入量、调水量等驱动因子对滇池TP、TN浓度的重要性.结果表明：近67年间,滇池流域的总降水量没有显著变化,极端降水的频次及强度显著降低,但由于极端降水对流域总降水量的贡献较大,流域面临的极端降水风险较大.近20年来,滇池湖体TP、TN浓度呈显著降低趋势,水质显著好转,但极端降水将持续影响滇池水质,并且,在人为氮磷输入与极端降水变化的双重作用下,滇池水质持续好转的压力较大.     

牛栏江污染物源解析与空间差异性分析

牛栏江-滇池补水是缓解滇池生态用水短缺的重要工程,对牛栏江流域主要污染源与空间差异性的识别分析,将有助于进一步改善牛栏江的水质. 采用CFA(对应分析)对牛栏江流域污染源进行解析识别,结果表明流域内TN、NH₃-N(氨氮)等污染物主要来源于嵩明县境内,TP、氟化物等污染物主要来源于寻甸县境内. 在CFA分析的基础上,采用HCA(层次聚类分析)和SOM(自组织映射神经网络)对4个监测点、10种污染物指标进行分析,以识别空间分布的差异性和相似性,并且评价各指标的空间分布特征及监测点代表性. 结果表明:4个监测点中,TP、氟化物、砷化物、Vph(挥发酚)在寻甸县境内的七星桥污染最严重;TN、NH₃-N在牛栏江上游嵩明县境内的四营污染最重. 结合流域污染负荷调查可知,寻甸县的磷负荷最大,占流域总负荷的58.73%,七星桥的TP污染贡献大于其他3个监测点,与七星桥TP污染最为严重相符合. 该研究结果可为牛栏江流域实施进一步的分段治理提供决策支撑.      

云南高原湖泊的治理与保护初探

云南9个高原湖泊中，滇池、杞麓湖、异龙湖富营养化最严重，洱海、抚仙湖、阳宗海、星云湖所受污染较轻、泸沽湖和程海水质量好。湖泊污染治理，应以面源控制为重点，继续抓好点源治理，重视内源治理。     

滇池宝象河流域氮磷流失空间格局解析

有效控制氮磷流失量是水质持续改善的关键因素,定量解析流域氮磷流失量对于氮磷污染精准控制至关重要.宝象河作为滇池流域最主要的入湖河流之一,对滇池水质的影响极为重要.该研究基于第二次全国污染源普查数据,建立了宝象河流域高分辨率的氮磷排放清单,通过构建宝象河LODEST模型估算流域氮磷非点源污染入河系数,并对宝象河流域的氮磷流失量及其空间格局进行解析.结果表明:①2018年宝象河流域TN和TP的排放量分别为1 456.92、191.16 t,流域内种植业非点源是最大的污染源,其次是城镇生活点源和未收集点源.②2018年宝象河干海子断面TN和TP的径流通量分别为270.49和11.19 t,非点源入河系数分别为0.297和0.048.③2018年宝象河流域TN和TP流失量分别为432.28和18.57 t,氮磷流失空间格局呈显著的空间异质性,流域内TN和TP流失强度总体呈外高内低的分布,农业污染为主的子流域氮磷流失最为严重.该研究提出的氮磷流失量估算方法较好地揭示了流域氮磷流失空间分布规律,论证了降雨和地形的不均匀性是造成流域氮磷流失量呈显著空间异质性的重要因素.研究成果可为滇池流域入湖污染负荷控制与削减工程提供重要的科学依据,同时能够为宝象河流域水环境的精准控污和精细管理提供有效的决策支撑.      

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。      

滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。      

滇池流域生态环境动态变化研究

滇池流域经济的迅速发展和人口的急剧增长引起了流域土地覆盖的巨大变化,由此造成了严重的湖泊富营养化和水资源危机.根据1988,1995,2000年滇池流域的Landsat TM/ETM\++影像数据,并结合滇池水质的监测结果,重点研究了流域土地覆盖动态变化过程及其对滇池湖泊生态环境的影响.