Assessing the Eutrophication of Shengzhong Reservoir Based on Grey Clustering Method

Reservoir water environment is a grey system. The grey clustering method is applied to assessing the reservoir water enviromnent to establish a relatively complete model suitable for the reservoir eutrophication evaluation and appropriately evaluate the quality of reservoir water, providing evidence for reservoir management. According to China＇s lakes and reservoir eutrophication criteria and the characteristics of China＇s eutrophication, as well as certain evaluation indices, the degree of eutrophication is classified into six categories with the utilization of grey classified whitening weight function to represent the boundaries of classification, to determine the clustering weight and clustering coefficient of each index in grey classifications, and the classification of each clustering object. The comprehensive evaluation of reservoir eutrophication is established on such a foundation, with Sichuan Shengzhong Reservoir as the survey object and the analysis of the data attained by several typical monitoring points there in 2006. It is found that eutrophication of Tiebian Power Generation Station, Guoyuanchang and Dashiqiao Bridge is the heaviest, Tielusi and Qinggangya the second, and Lijiaba the least. The eutrophication of this reservoir is closely relevant to the irrational exploitation in its surrounding areas, especially to the aggravation of the non-point source pollution and the increase of net-culture fishing. Therefore, it is feasible to use grey clustering in environment quality evaluation, and the point lies in the correct division of grey whitening function     

基于联系数与三角模糊数的黄柏河梯级水库富营养化评价

针对水体富营养化评价具有模糊性和不确定性的多属性决策问题,提出联系数与三角模糊数耦合的富营养化综合评价方法。利用多元联系数描述评价因子与评价等级之间隶属关系的不确定性,采用分段三角模糊数确定联系数差异度系数的连续变化过程和模糊性,进而计算评价因子与评价等级之间的综合联系数,并结合评价指标组合权重确定级别特征值。应用该方法对2016年7月黄柏河梯级水库的富营养化状况进行了评价。结果表明:玄庙观水库处于贫营养状态,天福庙水库、西北口水库和尚家河水库均处于中营养状态。各水库富营养化程度排序为:尚家河水库西北口水库天福庙水库玄庙观水库。该法所得结果与其它多种评价方法的结果对比表明,该方法评价结果直观有效,可以真实反映水库富营养化等级状况,能够更加细微、准确的区分同一等级水体富营养化差异,在湖库富营养化评价中具有良好的应用前景。     

典型湖库富营养化的模糊综合评价研究

随着氮磷等营养盐类的不断排入湖库中，导致了水体的富营养化，使得水体透明度下降，产生异味，对人们的身体健康造成威胁。通过采用合适的水体富营养化评价模型，可以对水体的污染现状进行评价，得出正确的结论，以便采用适当的处理方式及时处理富营养化状况，减少对水环境和人体健康的危害。采用模糊综合评价法，将评价指标进行层次分析，并根据指标的相互关系，确定了各指标的权重，建立了模糊综合评价的数学模型。最终根据建立的评价指标体系、确定的评价标准和实测的湖库（巢湖、洱海和微山湖等）水质资料，得到了我国典型湖库的富营养化评价结论。评价结果与实际状况相吻合，说明该模型适合广泛应用     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

湖北省主要大中型水库富营养状况及特征分析

水库在城市供水、工业用水、水产养殖、农业灌溉、水利防汛以及景观旅游等方面发挥着重要的作用，但随着社会经济的发展，部分水库的富营养化状况日益严重，成为影响社会经济发展的重大环境问题。通过在2010年的3、6、7、10月对湖北省30座主要大中型水库进行布点采样，对水体的水质状况分别进行了调查、监测，采用《地表水环境质量标准》湖库标准进行水质类别分析，采用湖库营养状态指数法对湖泊富营养化评价, 并运用因子聚类分析方法对这些水库进行了类型划分。结果表明：30座大、中型水库有14座水库水质类别为Ⅱ类~Ⅲ类, 占467%; 有8座水库水质类别为IV类，占267%；有8座水库水质类别为Ⅴ类或劣Ⅴ类，占267%；除白云湖水库为轻富营养化外，其余29座水库均属中营养状态；氨氮、磷作为营养物质是这些水库富营养化的主要影响因素，溶解氧对水体富营养化有重要影响，总氮、水温和有机物污染对水体富营养化产生较大影响；30座水库聚类分为城市工业废水污染源型、生活污水污染源型、农业非点源污染源型和养殖轻污染型4种水库类型。针对水库的污染类型，分别提出了减缓防治措施     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

云南水资源可持续利用程度评价的自组织神经网络模型

水资源可持续利用程度综合评价需要综合考虑区域的社会、经济、资源、环境等各方面因素,是一个典型的多目标、多层次、多属性决策问题。结合云南省属于水资源相对较丰富的实际状况,建立了有针对性的水资源可持续利用程度评价指标体系,利用自组织神经网络自组织、自适应的聚类功能,对云南省及各地区水资源可持续利用程度进行了聚类分析,结果表明,云南省各地区的水资源可持续利用程度可分为5类,云南省总体上属于其中的第Ⅲ类,即基本能够维持水资源的可持续利用。     

三峡水库汛末175 m试验蓄水过程对香溪河库湾水环境的影响

为研究解决三峡库区支流水华问题,实现三峡水库生态调度,需探明现行三峡水库175 m蓄水方案对库区支流水环境的影响。基于2008~2010年三峡水库开展的汛末175m试验性蓄水工作,及香溪河库湾2008~2010年野外监测数据,从库湾水华暴发程度、营养盐水平及水动力特性方面分析了2008~2010年三峡水库汛末175 m试验性蓄水对香溪河库湾水环境的影响。结果表明：分两阶段蓄水时间提前方案有利于库湾中上游上层水体的交换和紊动,降低库湾中上游水体表层营养盐浓度,破坏了浮游植物赖以生存较稳定的环境,抑制藻类的生长,降低水体表层叶绿素a的浓度,减少水华暴发频次、持续时间以及强度,有利于库湾水环境的改善     

黑龙滩水库氮磷平衡与富营养化评价

黑龙滩水库氮磷的输入包括东风渠、水面降水、农田径流、网箱养鱼、旅游、周围居民及地下水输入等。T N每年输入 10 76 .95t,T P每年输入 5 2 1.2t。T N的输入 ,农田径流、东风渠和网箱养鱼是主要输入源 ,其中农田径流占T N输入的 5 5 .41% ,东风渠占到 32 .8%。T P输入 ,主要由农田径流控制 ,占到 93.48%。黑龙滩水库氮磷支出有干渠输出 ,水库渗漏 ,网箱养鱼以及大水面捕获鱼所带出的氮磷量。T N每年输出 182 .82t,T P每年输出 13.0 3t。每年水库随水输出的氮磷量不大。大约有 893.99t的氮 ,5 0 8.17t的磷存留水库中 ,它们大部分以颗粒吸附态的形式沉积于水库底部、少部分溶解态N·P存留于库水中。基于水库中不同点连续 17个月采样的水质数据 ,选择SD、CODCr、T N、T P和Ch·a等五个水质指标进行富营养评价 ,得出黑龙滩水库处于中营养水平 ,有产生富营养化的潜在危险。与以前所测数据相比 ,水库的富营养化的趋势在加重。管理者应加强控制农田径流污染的工作 ,才能预防水库富营养化的发生     

三峡水库洪水资源化多目标决策评价模型

进入21世纪,随着我国经济的飞速发展,人与水的关系越来越紧张。水资源短缺、水质恶化和水环境污染等问题日益严重,人们也在不断探索解决这些问题的办法。在总结经验教训的基础上,人们提出了"洪水管理"的新策略。洪水资源化是洪水管理的一项重要内容,也是解决水资源短缺危机的一个重要途径。汛限水位是综合利用水库运行和调度的重要参数之一,它影响着防洪效益和防洪风险。以三峡水库洪水资源化问题为背景,对三峡水库的多种汛限水位组合方案,建立了多目标决策运行的指标体系。以层次分析法为基础对各指标权重进行计算,得到了各指标相对于总目标的组合权重,并通过均衡规划求解得到了洪水资源化多目标决策运行方案的最佳均衡解。     

丹江口库区土地利用/覆被与景观格局变化

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地，其库区的土地利用/覆被变化可能带来的生态环境效应备受关注。以2000和2004年的多源遥感影像为主要数据源，解译生成土地分类数据，对研究区内土地利用变化总体特征、速度、景观优势度变化以及景观生态效应进行了分析。结果显示：库区在这4年间土地利用整体结构上没有显著改变，但是耕地、建设用地增加，林地、未利用地减少。景观多样性指数及景观均匀性指数呈下降趋势，说明景观异质程度下降，景观类型有向单一化及非均衡化方向发展的趋势。林地减少加剧库区的水土流失，导致库区的生态环境质量下降，应采取措施促使库区经济与生态环境良性地协调发展。     

基于灰色聚类法的长江经济带中心城市生态安全评价研究

以长江经济带为研究区域,选取长江经济带中心城市武汉市、上海市、重庆市为研究对象,首先运用PSR模型构建具有长江经济带特色的生态安全评价指标体系,包含目标层、准则层、指标层3个层次共31个指标;然后通过主成分分析方法进行权重求解,消除了指标间的影响,使各指标权重更加客观;最后构建基于白化权函数的灰色聚类模型对3个城市2004~2015年的生态安全状态进行评价。评价结果表明:3个城市2004~2015年间生态安全水平总体呈上升趋势,生态安全状态不断好转。     

三峡水库水质保护与渔业利用关系探讨

捕捞渔业和不投饵养鱼对水体不会造成污染,并在一定程度上具有抑制藻类生长、减缓和控制富营养化发生的功能。投饵养鱼和施肥养鱼可增加富营养化发生的几率,但通过控制网箱的数量和布局,限定养殖种类和密度,提高低污染饲料质量,采取科学的投喂方式等措施,可减少对水体的负面影响。适度发展渔业是利用三峡水库水、土地和生物资源的有效途径之一,不仅可促进库区产业发展,增加库区移民就业和收入,而且对水库水生态环境有一定的保护作用。 要做到有序利用水面资源,必须尽快制定科学的渔业发展规划,加强渔业管理指导渔业生产,使渔业生产与环境保护、移民安置和水库其他功能相协调。     

杭州地区大中型水库富营养化状况及影响因子分析

在2008年和2009年对杭州地区17个大中型水库进行了调查。结果表明：杭州地区大中型水库水质不容乐观，按照单因子指标评价法，只有3个水库符合Ⅱ类水体标准，2个水库符合Ⅲ类水体标准，2个水库为Ⅳ类水体，3个水库为Ⅴ类水体，其余7个水库均为劣Ⅴ类水体，定类指标均是总氮。根据综合营养状态指数结果：丰水期2个水库处于贫营养状态，13个水库处于中营养状态，2个水库处于轻度富营养状态；枯水期16个水库处于中营养状态，1个水库处于中度富营养状态。总氮和总磷作为营养物质是这些水库富营养化的主要影响因素。位于山区源头地区的水库水质最好，位于平原城乡附近的水库其次，位于城市下游及城区附近的水库水质最差     

水布垭水库水体碳时空变化特征及其影响因素分析

为了评估大型水库对河流碳循环的拦截作用,选择清江流域最上游水布垭水库为典型案例,采用德国元素公司vario TOC分析仪对定期采集水样进行分析,研究新建大型水库水体碳时空分布特征及其影响因素。结果表明,水布垭水库表层水体总碳、总无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳平均含量分别为26.665、24.089、2.141和0.438 mg/L,在水库年内蓄水阶段呈现显著的峰值,其空间分布格局在支流库湾和坝前典型断面表现出显著的差异,在水体碳中总无机碳占据主导地位,与湖泊水体碳时空分布特征极为相似。由于受到人类活动和自然环境的双重影响,水体无机碳则与水体电导率指标具有较强的相关性,溶解有机碳则与水体温度具有直接的关系,而数量最少的颗粒有机碳则与水体叶绿素含量具有弱相关关系。研究成果可以为理解水库碳循环过程机制提供数据支持,对于开展大坝建设的河流碳循环影响评估具有重要参考意义。     

Water management and aquatic ecosystem services of a tropical reservoir (Itaparica,São Francisco,Brazil)

Reservoirs have a wide variety of uses that have led to frequent conflicts over ecological conservation and contamination, especially as land management has intensified. Oligotrophication must be implemented in numerous tropical reservoirs that experience advanced eutrophication to maintain aquatic ecosystem functions. To quantify impacts on ecosystem functions and to develop an adaptive management policy, multiple studies have been conducted on the Itaparica Reservoir, São Francisco River, in the semi-arid north-eastern region of Brazil. Here, we add to that existing body of knowledge through investigating how nutrient accumulation is affected by water exchange between the main river flow and Icó-Mandantes Bay. Operational water-level fluctuations in the reservoir create large desiccated littoral areas that release high amounts of nutrients when they are rewetted. In particular, water-level variation promotes proliferation of Egeria densa, a noxious weed, thus elevating trophic levels of the Itaparica Reservoir and Icó-Mandantes Bay. Analysis with a P efficiency model determined 25 μg P L^?1 to be the critical concentration and further indicated that the critical load in both bodies of water have been exceeded. Moreover, intensive fish aquaculture using net cages has led to further overtaxing of the reservoir. We conclude that an effective ecological reservoir management policy must involve oligotrophication, harvesting of noxious water weeds for use as soil amendment in agriculture or biogas production, “blue” aquaculture, and limiting hydroelectric power production based on current water availability.     

三峡水库蓄水初期水生态环境特征分析

以2003年10月和2004年4月的两次现场调查数据为基础,分析三峡水库蓄水初期的水生态环境特征。结果表明,蓄水初期水库水体交换能力减弱,水库有机污染甚微,但水体TN、TP浓度偏高,水库整体处于中营养状态;根据水生态环境特征的差异性,水库水域可划分为3种类型区,即坝前水域、库区干流水域以及库区支流洄水河段。对主要影响因素进行分析,发现流速、营养盐含量及水温是影响水生态环境特征的主要因素,而由于各类型区的TP、TN等营养盐含量均较高,水温及流速已成为三峡水库水生态环境特征的控制性因子。探讨3类不同水域的富营养化敏感性,表明坝前水域及库区支流洄水河段是库区未来富营养化的敏感水域。     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。     

森林经营对三峡库区生态环境的影响研究

三峡库区的山地生态系统具有先天脆弱性,人类活动对生态环境的影响强烈,农业生态系统抗逆力差,森林景观破碎化。作为陆地生态系统的主体,持续经营的森林成为维持区域生态平衡的关键因素。开展森林经营对库区生态环境的影响研究,必须从持续发展思想出发,以景观生态学理论为指导原则,采用生态规划的方法,借助遥感（ＲＳ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、地理信息系统（ＧＩＳ）技术。在研究内容的选择上,应集中于森林经营的指导原     

基于线性变换的水质综合评价方法

对于多个因子的水质综合评价存在很多不同方法,尚未形成公认的权威评价方法。因而,对水质综合评价方法进行探索有利于积累研究经验,丰富方法手段。在把数据向[0 1]区间标准化的基础上,通过线性空间变换,把水质样本数据与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)数据转换到同一线性空间。计算水质样本数据向量与5类水质划分等级标准数据向量的欧式距离,把欧式距离的最小值作为水质类别辨别的依据,最终得到水质的综合评价结果。借由已经公开发表的19个断面水质监测数据,运用大型工程计算软件Matlab 2010b进行计算,并与变权欧式距离模型、灰色聚类法、模糊综合指数法和BP神经网络法的评价结果相比较,符合性较好,验证了线性空间变换法应用于水质综合评价的科学性和合理性。方法可用于水质综合评价。在不对污染因子进行加权的情况下,基于线性变换的水质综合评价方法,获得的评价结果较轻。对于被评价为同一类水质的不同监测断面,可以借助"评价单元与5级水质标准的欧式距离矩阵",对评价单元水质差异进一步辨识。