考虑面源污染的农业开发流域生态安全评价研究

随着农业开发的进程,流域生态安全会发生相应变化,在考虑面源污染的基础上,以挠力河为例开展该研究.该流域14年来的土地利用类型发生较大变迁,耕作方式改变,破坏了流域的生态安全,同时大量农药化肥的使用,使得大量氮、磷为主的营养污染物引发农业面源污染,面源污染将成为生态安全评价的一项重要指标.为了对农业面源污染进行量化,对生境质量进行直观评价,考虑面源污染做出流域生态安全的变化评估,选取SWAT模型和InVEST模型（生态系统服务和交易的综合评估模型）,同时考虑面源污染及生境质量,对比挠力河流域2000年、2006年、2014年三个年份的生态安全变化.根据输出结果,分析时空变化模式,得到氮磷负荷、生态环境质量对时空变化的响应,讨论提出有效的防控建议.     

黄河流域生态环境问题系统识别与展望

黄河流域是我国重要的生态安全屏障,其生态环境质量对保障流域高质量发展具有十分重要的作用.为进一步提高黄河流域生态保护治理的系统性、科学性和针对性,本文围绕黄河流域水环境、水资源、生态等主要问题进行了系统剖析,提出了加强黄河流域生态保护治理的对策和展望.结果表明：(1)黄河流域近年来水环境质量持续改善,但总体差于全国平均水平;农业农村污染防控压力大,2021年黄河流域农村生活污水治理率为25%,农业源COD、总磷占比超过50%;大量化工企业沿黄分布,工业固体废物、危险废物产生量分别占全国的46.94%、41.35%,流域结构性布局性水环境风险问题较为突出.(2)水资源短缺,2000-2018年多年平均天然河川径流量较1956-2000年减少12.5%,农业用水占比为64.68%,用水效率呈现上游低下、游高的特点,非常规水资源的利用量不足供水量的6%,矿井水和再生水利用有待提高.(3)近20年黄河流域生态脆弱性水平整体呈下降趋势,草地、湖泊、湿地等生态系统局部退化;水土流失面积占流域总面积的32.15%,内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和山西省水土流失面积占全流域水土流失总面积的75.85%;...     

基于物元分析-DPSIR概念模型的重庆土地生态安全评价

构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应（DPSIR）概念框架的土地生态安全评价指标体系,借助灰色关联模型进行赋权,引入物元分析法对重庆市土地生态安全进行评价,研究结果表明：①1997年重庆土地生态安全属于不安全等级,2001年属于较安全、2005年属于不安全、2009和2012年属于安全等级,表明1997~2012年重庆市土地生态安全总体呈现转好趋势,但由于关联度均小于0,土地生态安全的水平不稳定;②重庆市土地生态系统脆弱,承载干扰的能力较弱;③1997直辖后,经济社会的发展,环境保护意识的提升,政府部门生态环境建设力度和环保投入的加大是重庆市土地生态安全有效提升的保障.人口增加,经济社会以及城市化的快速发展,农业面源污染等是重庆市土地生态安全的制约因素;④该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,为土地生态安全评价提供了一个方法的参考.     

基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

农业面源污染已成为我国河流污染的主要来源。三峡库区是典型的生态脆弱区,水资源安全已越来越受到关注。以三峡库区重庆段21个区县为实例,在区县级尺度上,研究了2005-2011年农业面源污染化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、全氮（TN）、全磷（TP）所导致的水质的变化。并借助地统计学中的空间插值方法,对30个水质监测站点的数据进行插值分析,最后利用内梅罗综合水质指数,通过核算和实测的数据来研究三峡库区重庆段水质的时空变化。结果表明：1）从库区平均水质浓度分析得出,2005、2008、2011年3个时间断面的TN、TP的浓度已经超过地表水环境质量三级标准。2）从核算数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为2.48、2.51、2.88,均处于中度污染状态,而2011年甚至逼近严重污染状态。在空间分布上,三峡库区重庆段库中和库区腹地的区县整体的水质状况在下降,而位于库尾的核心都市区水质状况则有所提升。3）从监测数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为1.26、1.38、2.14,2005和2008年属于轻污染状态,而2011年则为中度污染状态。在空间分布上,和核算数据的空间分布呈现出相似的地方。4）通过河流水体断面的监测数据与理论核算数据的对比看出,两者呈现出较好的吻合度。     

京津冀生态屏障区人类活动对生态安全的影响

使用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）和InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）模型分别模拟计算了滦河和潮河流域水源涵养、面源污染、干旱特征和生境质量等指标,在此基础上使用压力-状态-响应（PSR）模型建立了生态安全评价体系,以面源污染、生境质量和土地利用特征等人类活动对生态安全的影响作为切入点,以子流域为评价单元,评价了研究区生态安全,分析了各层指标对生态安全的影响.结果表明,2010年和2015年研究区总体生态安全状态等级均为敏感级,生态安全评分综合指数分别为0.50和0.48.研究区生态系统整体较为稳定,空间上各子流域之间生态安全状态存在较大差异.面源污染和城镇扩张等人类活动对生态安全的影响较大.林地和草地评分较低,可能与种植结构和景观格局有关.水源涵养量值增加和生境稀缺性值下降,说明加大水源涵养能力建设和降低生境稀缺性是提高生态安全的有效措施.     

农业化学投入与农业经济增长脱钩关系研究——基于华东6省1市数据

论文选取华东6省1市2001—2014年的数据,分析了农业面源污染控制背景下的农业化学与农业经济增长的Tapio脱钩关系,并通过LMDI分解将农业化学投入增长的影响因素归结为规模效应、耕地效应和效率效应,最后对2014年华东6省1市农业化学效率状况进行K-means聚类。结果表明：农业面源污染控制背景下,农业化学与农业经济增长呈现出从扩张性负脱钩到相对脱钩,再到绝对脱钩的转变;农业化学投入物量的增加主要来自于耕地效应的作用,效率效应可以减缓农业化学投入物量的增长,规模效应的作用不明显;从空间格局的聚类结果上看,上海、江苏、浙江、福建、江西和山东的农业经济增长对农业化学品生产资料依赖程度较低,安徽省的依赖程度较高。总之,农业经济可以在农业化学化控制背景下得到持续增长,农业面源污染要得到进一步的控制,需要在采用多种农业增效手段、提高农业化学投入利用效率和采取差异化的区域农业化学投入减量控制政策着手。     

三峡库区水资源污染问题及对策研究

三峡工程是举世闻名、倍受世人关注的跨世纪工程。2008年三峡大坝蓄水,江水流速将大大减缓,长江的自净能力下降,污染物的环境容量急剧下降,库区水资源的污染程度将不断增加。三峡工程的生命力不仅仅决定于三峡工程本身的工程质量,最终决定于三峡库区的生态环境质量。库区的环境质量越高,三峡工程的使用寿命就越长,库区的环境质量越差,三峡工程的使用寿命就越短。三峡库区水资源污染问题是三峡工程寿命周期的致命因素。应高度重视三峡库区水资源污染问题,尽快制定三峡库区水资源保护制度,加大库区水资源保护资金的投入,完善库区水污染治理机制。     

三峡库区面源污染综合管理前景与方法探究

文章阐述了目前国内外面源污染的现状,在研究国内外有关面源污染模型并结合三峡库区流域具体的流域污染特点的基础之上,探讨三峡库区面源污染综合管理方案,开创了三峡流域面源污染研究的新阶段,同时为三峡库区规划和管理提供决策依据。     

三峡水库正常蓄水后支流沉积物的污染特征

为研究三峡水库不同时期沉积物污染变化规律,采集三峡库区175 m正常蓄水后7条支流表层沉积物样品,分析营养盐、重金属含量和污染特征,结果表明:7条支流表层沉积物均存在营养盐含量超标现象,但仍处于多数底栖生物可承受水平,其中龙溪河21号断面w(TN)和19号断面w(TP)最高,分别为1.97、2.03 g/kg;采用EF(富集因子)和RI(潜在生态风险指数)评价了重金属富集程度和污染水平,重金属EF表现为Hg>As>Cd>Pb>Cu>Zn>Mn>Cr,仅Mn和Cr的EF小于1,未受污染;RI平均值为160±35,处于中度生态风险. 沉积物中TN、TP来源以农业面源污染为主,TOM主要来源于浮游动物和浮游植物;重金属污染则以流域工业污水排放和农业活动为主. 研究显示,三峡库区蓄水后沉积物中营养盐和重金属含量总体呈上升趋势,建议划分优先控制区域,重点解决农业面源污染,强化农村生活污水治理,并以严格的环境准入制度防控和削减流域工业污染.      

汉丰湖流域农业面源污染氮磷排放特征分析

为把握汉丰湖流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和重点控制区域,应用排污系数法估算了汉丰湖流域2015年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的贡献量,利用GIS空间分析法研究了其排放的空间分布特征.结果表明,2015年汉丰湖流域农业面源污染TN和TP的总负荷量分别为2721.42 t和492.04 t;等标污染负荷量以南河子流域最大,汉丰湖子流域最小;不同类型农业面源等标污染负荷总量差异很大,以肥料源和畜禽养殖源为主要来源,其中肥料源等标污染贡献率为76.92%,是汉丰湖流域首要污染源;各乡镇中,敦好镇、铁桥镇和白桥镇的等标污染负荷量较高,均高于350 m³·a^-1,为重点控制乡镇.等标污染负荷评价及聚类分析结果表明,汉丰湖流域农业面源有种植业源-畜禽养殖源复合主导型、肥料源-畜禽养殖源复合主导型、种植业源严重污染型和肥料源复合主导型这4种污染类型.     

Multi-Agent System 模型在土地利用/覆盖变化中的研究进展

在微观与中宏观尺度上,MAS模型可以反映景观中具有自动性、异质性和分散性的人类决策,利于阐明智能体对自然与社会经济环境的适应机制。因而在自然资源管理、农业经济和城市模拟等领域得到广泛应用。目前,该模型的研究主要集中在智能体决策、智能体相互作用、模型多尺度、模型检验与验证等几个方面。综合分析得出如下结论:①智能体决策框架还需进一步完善,特别有限理性决策框架(Bounded Rationality)还需进一步完善;②智能体之间相互作用的研究仍停留在定性的、概念性的水平,还需进一步研究定量分析智能体相互作用的方法;③在多尺度研究中,第一种尺度转化途径机理明确,但决策的空间显性(spatially-explicit)表达较为困难;第二种途径可以表达空间显性,但决策与土地利用变化之间的逻辑解释不强;第三种途径可以表达土地利用过程中决策与复杂性关系,但智能体之间的相互作用处理较为简单;④还需加强对模型的检验与验证方面的研究,探索验证人类复杂行为的技术方法。     

课堂教学案例开发的思考和实践

本文通过对教学案例涵义及类型进行分析,提出教学案例开发思路与方法,说明案例开发在培养人才中的作用和意义。     

南宁市酸沉降来源的研究

建立2类模式(拉格朗日烟团轨迹模式和欧拉模式)研究南宁市的酸雨成因,计算出硫沉降场的分布特征和南宁市与广西各地区之间硫输送的关联矩阵.结果表明,2001年外来源的贡献占南宁市总硫沉降量的72%,而本地源的贡献占南宁市总硫沉降量的28%,故在南宁市的酸雨形成过程中外地源占据主导地位.自2001年8月-2002年9月,桂林、柳州、梧州、南宁4个城市环保监测站同步进行的10次降雨过程的pH观测结果亦表明,对南宁市硫沉降贡献最大的仍为外来源.因此,这2类模式的计算结果合理.      

厌氧反应器系统动力学模型构建方法学研究

以系统动力学的基本概念、方法为基础提出了存在于变量之间的3种基本关系模式,并在此基础上提出针对复杂系统的分块建模理论.将以葡萄糖为进水基质的厌氧反应器划分为3个子系统.确定了该系统的系统结构图,在此基础上构建厌氧消化系统的SD模型.根据分块建模的优势及特点,对模型中的3个子系统采用不同的计算方式,通过对比模拟结果表明,SD模型静态模拟结果与实验数据、传统结构模型模拟结果之间的误差<10%,动态模拟结果与实际趋势一致,说明SD模型的模拟结果是可信的.根据其特性,对取消物化子系统的简化模犁的模拟结果进行分析,表明根据不同的研究目的,选择合适的模型结构是必要的,采用系统动力学的分块建模方法有利于模型的简化与升级、减少计算量、提高模型的计算速度.     

土地利用动态变化的空间分析测算模型

论文首先从土地利用变化的空间涵义出发,细分出未变化部分、转移部分和新增部分等3种空间类型,并据此对现有测算土地利用变化速率的数量分析和动态度模型进行了评析,提出了修正后的空间分析测算模型,旨在更为精细和准确地测算各土地利用类型的动态变化程度;并以北京城市边缘区的土地利用变化作为案例,对3种模型的测算结果进行了比较分析。结果表明:空间分析测算模型由于细分并同时考虑了各土地利用类型的空间转移及新增过程,能更为准确地测算出各种土地利用类型的动态变化程度与速率。     

SPARROW模型及其应用研究进展

SPARROW模型是由美国地质调查局开发的一个基于流域空间属性的估算污染物负荷、浓度等的非线性回归模型。由于模型通过质量守恒来约束污染物的传输,并以统计学的方法实现变量参数的校准,因而SPARROW模型在量化污染物的传输过程中具有足够高的精确度与合理性。总体来看,SPARROW模型在流域污染源及环境因子分析、水质评估与模拟、监测管理优化等方面发挥出了重要作用,并被广泛地应用于国内外的不同流域。针对SPARROW模型在不确定性分析中存在的自相关问题,贝叶斯分析的引入优化了模型在不确定性方面的评估。目前,SPARROW模型在国内流域中以估算总氮、总磷、COD等污染物负荷为主要应用。随着国内相关数据的积累以及共享程度的提高,其应用范围将会愈加广泛。     

估算天津环境中γ-HCH归宿的逸度模型

以全天津市为研究区域,利用稳态假设的逸度模型,用Matlab软件计算了γ-HCH(林丹)在环境各相中的浓度和相间迁移通量.γ-HCH在天津气、水、土壤、沉积物、鱼、作物、蔬菜各相中的浓度分别为1.57×10^-11、7.95×10^-7、1.17 × 10^-4、4.58×10^-4、6.03×10^-4、1.60×10^-4和6.42×10^-5mol/m³,在数量级上与实测值吻合很好.估算结果表明农业施用和农药厂废水是该地区环境中γ-HCH最主要的来源,最大的汇是土壤和沉积相(占环境中总量的99%),最主要的迁移过程是水-沉、气-土的扩散和沉降,土壤和沉积物中的降解是γ-HCH消失的最主要途径.     

活性污泥一号模型参数影响的分析研究

自从国际水质污染与控制协会（IAWQ）推出的活性污泥数学模型ASM系列以来,活性污泥工艺中的动力学过程得到了更精确的描述。通过对活性污泥一号模型（ASM1）的诸多参数文献值进行了分析研究,从中筛选出对模拟结果影响较大的部分,并做出灵敏度分析,为模拟研究和污水处理实际控制提供帮助。研究发现pH、Ks、bH、KH、Kx和YH对于出水中有机物影响较大,bH、YH、bA、μA、K0A、KNH和YA对氮组分的影响较大;bH和YH对硝酸盐氮降解影响较大。     

Improving the numerical stability of the MAGIC model

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｍｏｄｅｌｏｆａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎｃａｔｃｈｍｅｎｔ(ＭＡＧＩＣ)ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｍｏｄｅｌｓｗｏｒｌｄｗｉｄｅｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｃａｔｃｈｍｅｎｔａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｓｓｔｉｌｌｕｎｄｅｒｆｕｒｔｈｅｒｕｐｇｒａｄｉｎｇ(Ｃｏｓｂｙ,1985;Ｈｉｎｄｅｒｅｒ,1995;Ｃｏｓｂｙ,1995).Ｔｈｅｍｏｄｅｌ,ｈｏｗｅｖｅｒ,ｉｓｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｉ…     

人类活动影响下的黄河流域水资源演化规律初探

应用分布式流域水文模型WEP-L模型初步分析了人类活动影响下的黄河水资源演化规律。通过2000年现状下垫面条件下的评价结果与历史系列条件下的评价结果比较,以及考虑与不考虑人工取用水条件下的模拟结果比较,初步发现:黄河流域在强烈的人类活动影响下,水资源量及其构成均发生了显著变化,地表水资源量衰减,而不重复地下水量增加;在狭义水资源衰减的同时,伴随着有效蒸散即降水有效利用的增加,流域广义水资源量有一定幅度增加。研究成果对黄河的治理规划和水安全战略具有参考价值。