基于LandsatTM数据的济宁市水体识别方法研究

文章基于济宁市2009年LANDSAT TM影像,根据影像各波段间的相关性和地物在各影像上的灰度差异,分别采用单波段阈值法、多波段谱间关系法、改进的水体指数法(MNDWI)及HIS空间水体提取模型法对济宁市水体信息进行识别提取。在此基础上,结合归一化指数法和HIS空间水体提取模型,提出了一种综合性的水体信息提取方法,并对各方法提取结果进行了精度评价。结果表明,已有方法对济宁市水体识别存在一定的缺陷,而综合法集成了归一化指数法和HIS空间水体模型的优点,很好地弥补了已有方法的不足,对济宁市水体信息进行了较好的提取,尤其是细小水体,同时也很好地消除了建筑物、阴影、水生植被等的影响,提高了济宁市水体信息识别的精度,为更好地定量评价济宁市地表水体时空演变规律等提供帮助。     

基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。     

赤潮期东海水体不同遥感分类算法应用分析

对赤潮期长江口及邻近东海海域水体进行了三种不同遥感分类方法的水体类别提取。首先进行了最大似然监督法和ISODATA非监督法两种代表性的水体遥感分类,之后提出了两种基于水体光谱曲线特征的波段比值阈值分割模型,即C1=Lrs(645)/Lrs(469)和C2=Lrs(555)/Lrs(469)。对比发现,三种方法分类结果均揭示出了长江口及邻近东海海域近岸到远洋的水体空间变化规律,依次为悬浮泥沙水体、富营养化水体、赤潮水体、赤潮边界水体和远洋洁净水体。其中最大似然监督法对像元亮度值较为均一的悬沙水体和富营养化水体提取精度较高。而ISODATA分类结果误判较严重,可以作为辅助判别依据。本文提出的阈值分割模型1对悬浮泥沙水体更为有效,总体精度为91.34%,Kappa系数为0.88;模型2对赤潮水体更有效,总体精度为94.14%,Kappa系数为0.92,精度均高于前两种方法。     

鄱阳湖天然湖面遥感监测及其与水位关系研究

以1989—2010年鄱阳湖100期(景)Landsat TM/ETM+影像为数据源,对比分析了水体指数法和谱间关系法两种主要的水体提取方法,利用水体指数法提取了天然湖体水面面积,揭示了不同水位下鄱阳湖天然湖体水面的空间扩展过程与特征,建立了汛期与非汛期水面-水位关系模型并确定了相应代表性水位站。结果表明:①在鄱阳湖,水体指数法水体提取精度优于谱间关系法;②受地形影响,不同水位条件下鄱阳湖天然水面的空间扩展特征大致呈"菱形"沿湖岸以顺时针方向(即:北→东→南→西→北)推进;③水位为6~15 m时,鄱阳湖天然湖体水面随水位变化呈线性变化,水面变化显著;而在水位介于15~22 m时,天然湖体水面随水位变化则呈对数变化。基于水面-水位关系模型,确定汛期代表性水位站为星子站、都昌站与吴城站;而非汛期代表性水位站为棠荫站。     

基于决策树的城市黑臭水体遥感分级

水体黑臭程度遥感监测是了解城市水质现状和综合评价城市水环境治理效果的重要手段.以南京、常州、无锡和扬州为研究区,共采集171个样点,同步测量水质参数和光学参数,分析黑臭水体与一般水体的水色和光学特征,构建决策树模型进行重度黑臭水体、轻度黑臭水体和非黑臭水体（记为一般水体）识别.结果表明：①根据色度可将水体分为1~6类水体,其中,类型1~4为黑臭水体,分别为灰黑色、深灰色、灰色和浅灰色水体,类型5和类型6水体为一般水体,分别为绿色系和黄色系水体;②类型1水体的非色素颗粒物和有色可溶性有机物含量高,但色素颗粒物的吸收并不占主导,类型2和5水体的吸收以色素颗粒物吸收占主导,类型3、4和6水体的吸收以非色素颗粒物吸收占主导;③根据六类水体的反射光谱差异用黑臭水体差值指数（difference of black-odorous water index,DBWI）、三波段面积水体指数（green-red-nir area water index,G-R-NIR AWI）、绿光波段反射率和归一化黑臭水体指数（normalized difference black-odorous water index,NDBWI）构建的水体分类识别决策树,能够有效识别出重、轻度黑臭水体和一般水体;④将决策树模型应用于2019年4月9日扬州的PlanetScope影像上,并利用10个同步过境点进行验证,整体识别精度达到80.00%,K值达到0.67.通过水色分类后的城市水体分级模型方法,可推广应用于类似的水体,为黑臭水体监管提供技术方法.     

基于决策树分类法的塔克拉玛干南缘沙漠化信息提取方法研究

选择策勒绿洲作为典型的绿洲-荒漠交错带,采用Landsat ETM+影像,分析了沙漠化土地的光谱特征及其波段间的相互运算,用分层分离的方法,提取了沙漠化土地信息. 结果表明:利用修改型土壤调整植被指数(MSAVI),归一化差异水体指数(NDWI)和遥感图像缨帽变换后的亮度(Brightness)、绿度(Greenness)、湿度(Wetness)等复合识别指标,在决策树的各节点设计不同的分类器,可以划分沙漠化等级;决策树分类法可以有效地排除和避免提取地物时受多余信息的干扰及影响,其总体提取效果较好,是快速自动提取沙漠化土地信息的有效手段.      

“引江济太”工程对太湖水体交换的影响研究

为了探究"引江济太"工程对太湖水体的交换范围及能力的影响，本研究耦合对流扩散及水体交换模型，依据不同流量与常规风场共设置10种工况，对太湖水体的交换区域及交换周期进行数值模拟.结果表明：（1）流量是影响水体交换率的主要因素，200m³/s下贡湾的半交换周期与常规风场联系不大，稳定在8~9d左右；（2）常规风场对局部交换区域的空间分布有着明显影响，在北风和西北风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在东湖区，东风和东南风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在西北湖区；（3）为降低长江水体对太湖水质的不利风险，"引江济太"工程引水时间/方案应结合太湖区域气象预报，尽量选择在以东风或者东南风为主的条件下进行引水工作.     

不同水生植物组合修复城市水体研究

目前城市水体仍面临不同程度的污染问题,以水生植物为主的生态修复是应用较为广泛的技术方法。水生植物修复水体应用过程中存在种植搭配技术方法不科学、修复效果不理想、应用条件不明确等问题。该研究考察在植物物种丰度不同条件下（水生植物植株数量相同、生物量接近,物种丰度不同）,水生植物对水体污染物（总氮、总磷、化学需氧量）削减和对水体溶解氧含量影响的差异。试验设置了2组不同水生植物物种丰度的搭配组合实验组,低丰度实验组为苦草+芦苇,高丰度实验组为金鱼藻+狐尾藻+芦苇+鸢尾。试验进水水质为地表水劣Ⅴ类水质,出水水质稳定保持在地表水Ⅰ类水水质标准,其中高丰度组对化学需氧量的去除效率比低丰度组对化学需氧量的去除效率高14.3%;高丰度组和低丰度组表面底泥TOC含量较初始底泥分别减少了12.3%和7.4%,高丰度组和低丰度组底层底泥TOC含量较初始底泥分别减少了32.8%和30.4%。观察叶片表面发现高丰度组沉水植物叶片表面微生物丰度明显高于低丰度组。通过该研究发现水生植物物种丰度提升有助于增强水体污染物削减效果,提升水体生物多样性,稳定水体生态。     

府河至白洋淀沿线水体-沉积物中磷形态的分布特征及其影响因素

府河是白洋淀主要入淀河流，研究府河至白洋淀水体和底泥磷形态特征及其主控因素对白洋淀水环境保护具有重要作用.本研究以府河至白洋淀沿线水体和沉积物为研究对象，结合野外采样、室内分析以及统计分析等方法，解析了水体和沉积物不同磷形态在雨季降水期、旱季（调水期和非调水期）的时空分布特征，明确了磷形态之间及其与水体环境因子之间的作用关系.结果表明：不同时期水体总磷（TP-W）含量具有明显差异，从上游到下游呈降低的趋势；降水期TP-W以溶解态无机磷（DIP）为主（17%～91%），调水期以颗粒态磷（PP）为主要形态（36%～65%），非调水期水体磷形态的分布比较均匀.沉积物中总磷（TP-S）从上游到下游呈升高的趋势，沉积物中磷形态在不同时期均以钙结合态磷（HCl-P）为主.RDA分析表明，水体电导率（EC）、水温（T）和pH值对降水期水体和底泥中磷形态有明显的影响，流速、T和总溶解性固体（TDS）、氧化还原电位（ORP）分别是影响调水期和非调水期磷形态的主要环境因子.相关性分析揭示了降水期水体中磷形态受内源影响较小，主要来源于降水导致的面源污染，在调水期主要与沉积物中无机磷（IP）的转化显著相关，非...     

不同环境条件下聚羟基烷酸(PHAs)薄膜生物降解性研究

采用不同形态的PHAs薄膜（聚β－羟基丁酸（PHB）及β－羟基丁酸与β－羟基戊酸的共聚物（PHBV）膜）,在各种环境（如土壤和水体）的不同条件下,对膜的生物降解性进行了研究,并对其降解机制作了初步探讨。结果表明：PHAs膜具有生物降解性,在无菌条件下不能被降解;在不同的环境中,如不同土壤和水体,PHAs膜的降解情况不同;不同的条件,如pH、温度,对环境中PHAs膜的降解率有着不同的影响;PHB膜的生物降解速度比PHBV膜快;PHAs膜的厚度对其降解能力有很大影响。     

高校水管理方法研究述评

创建节水型校园,既是降低办学成本的要求,也是培养学生节水意识、节水习惯的重要途径,同时也符合可持续发展的思想。首先阐述了加强高校用水管理的必要性;其次,综述了国内外各类水系统管理的研究现状;然后,从供水、用水和排水三个方面分析了高校水系统管理研究的现状,指出了目前高校水系统管理的研究内容单一,整体研究缺乏等不足之处,最后提出了未来高校中水回用管理,雨水资源化管理,分质供水管理,水系统监管平台的建立等研究热点。     

基于水足迹理论的区域水资源利用评价

水资源是一个地区经济发展、社会稳定的基础。水资源利用评价研究对分析区域水资源问题、制定合理的水资源战略具有重要意义。论文引入水足迹理论,构建区域水足迹结构、效益、生态安全以及可持续性指标体系,对区域水资源的利用现状和可持续性进行评价分析,并以大连市为案例对其水资源利用情况进行评价,结果表明该评价方法简便直观、合理可行。     

广州市生活饮用水地表水源地微量元素调查

对广州市秀全、巴江、江村、石门、西村、刘屋洲、南洲和沙湾等主要生活饮用水地表水源地中钼、钴、铍、硼、锑、镍、钒、钛、锡、银和钡等微量元素含量水平进行了调查,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对微量元素水质进行了评价。结果表明,硼和锡在所有地表水源地均未检出,铍在部分地表水源地有检出,其他检测项目在所有地表水源地均有检出。整体而言,微量元素含量水平不高,地表水源地由北往南微量元素内梅罗指数呈逐渐降低态势,南部水源地水质优于北部水源地。巴江和西部水源地镍含量相对较高,电镀企业排污监管力度有待进一步加强。     

西北地区县域农业水资源平衡问题研究

水土资源不匹配和水资源时空分布不均的自然本底,加之人口大量增加和经济高速发展的驱动,使得西北地区农业水资源供需矛盾十分突出。论文系统分析了县域单元农业水资源平衡的两个层次及其计算方法,并对西北地区314个县域单元进行了实证研究。天然状态下农田水量平衡模型计算结果表明:西北地区各个县域单元降水均不能满足各种作物的水分需求,亏水为水量平衡的首要特征。就各省而言,新疆为亏水量最高的省份,其多年平均作物亏水量达628.02mm,陕西最小,其值为87.51mm。人工状态下水土资源平衡模型结果表明:受灌溉水平的影响,西北地区各个县域单元水量平衡差异明显。各省份中,新疆水土资源利用处于水少地多的超量承载状态,其它各省灌水量略有盈余,灌溉面积的扩大尚有一定潜力。     

基于水劣化足迹的城市发展的水环境效应评价——以北京市为例

水劣化足迹是反映污染物排放对水质影响程度的一种评价方法和指标.为了评估和揭示北京市城市发展的水环境效应,本文基于水劣化足迹评价的方法框架,发展和完善相关模型和参数,选取关键污染因子,对北京市2004—2013年水体酸化足迹、水体富营养化足迹和水体生态毒性足迹进行了评价,进而对水劣化足迹与部分城市发展指标的相关关系进行了分析.结果显示:12004—2013年北京市水酸化足迹逐年减小,由2004年的19.1×107kg SO_2eq减少到2013年的8.7×107kg SO_2eq,污染排放对水体酸化的影响有所减弱;2水体富营养化足迹在2004—2009年和2010—2013年两个时间段内总体均呈现减少趋势,但后一时间段内水体富营养化绝对值总体高于前一时间段.2004—2009年,水体富营养化足迹减少了约1.5×10~7kg NO_3eq,而从2010—2013年减少了约0.8×107kg NO_3~-eq;2011年至2013年期间,基于新增污染物(氨氮、总氮和总磷)计算的水体富营养化足迹减少了2.4×10~7kg NO_3eq.从其组成来看,水体富营养化的关键因素为总磷;3选取铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)5种重金属污染物,对北京市2011—2013年的水体生态毒性足迹进行评价发现,水体生态毒性足迹从4234.7×106m3H_2O eq增加到4653.1×106m3H2O eq.从其组成来看,重金属水体生态毒性足迹的关键污染因子为镉(Cd);4水劣化足迹与城市发展特征指标的关系分析显示,人口数量增速减缓、产业结构调整(第二产业向第三产业转化)以及农业化肥用量的减少,对于水劣化足迹的改善有积极作用.     

再生水管理体制机制研究——以天津市为例

以天津市再生水管理为分析对象，通过考察天津市水务管理的横向责任分工与纵向管理流程的现状，深入分析水资源管理的体制、资金、配套设施、政策法规等方面，提出我国水务管理中存在认识不统一、政策措施激励与约束作用不足、投融资体制不完善、相关信息不透明等问题。并建议从统一认识、集中管理、完善投融资机制和价格体制以及建立水资源信息平台等方面推动水务管理体制机制的改革。     

浅谈住宅小区管道分质供水系统

住宅小区分质供水是中国水工业领域新兴的产业,是创造节水型社会的重要手段.住宅小区安装分质供水工程主要应用的净水技术包括机械处理技术、活性碳处理技术、膜处理技术、消毒技术等.分质供水的管网布置方式及管材选用也具有不同的特点.     

水资源负债刍议

随着经济社会的快速发展,自然资源消耗不断加剧,由此造成的环境损害、生态退化趋势日益严峻,人类社会对生态环境的欠账已成为不争的事实。如何界定和量化这种欠账,并将其纳入经济社会发展评价体系,值得研究。基于经济学、会计学、统计学资产负债表基本理论,论文针对具有可再生性、随机性和流动性特点的水资源,探讨了水资源负债是否存在、水资源资产与负债如何界定、以及水资源资产负债核算思路等。通过总结国内外以往与自然资源负债和水资源负债相关的研究成果,厘清水资产、水资源资产、负债、金融负债、环境负债等基本内涵,研究认为：1）广义的水资源负债是指人类经济活动会对水资源数量、水环境质量和水生态系统带来不利影响,包括水资源的过度消耗造成对水循环过程及水资源可再生能力的损害、向天然水体的过度排放造成水环境容量的降低、生态用水的过度挤占造成水生态系统服务功能的减少;2）狭义的水资源负债是指当经济体过度使用和消耗水资源时,形成的经济体和环境之间关于水资源的债权债务关系,是一种已经发生的并在涉水活动中形成的、针对水循环过程及其可再生能力损害需承担的补偿、恢复或修复的现时义务;3）水资源负债可以通过引入环境作为虚拟主体、明确水资源资产和经济体的水资源权益加以确认,将水资源权益作为判定水资源负债形成的临界点。研究结论使水资源资产负债表编制成为可能,也可供其他自然资源在相关资产负债表中核算负债项提供借鉴和参考。     

中水回用对城市给排水的影响研究——以常州市为例

水资源短缺是影响城市可持续发展的主要限制因子之一。污水回用是解决城市水危机的重要途径。目前中国的中水回用水平较低,提高污水回用水平对水资源的可持续利用和水环境保护具有重要意义。以常州市为例,全面分析了城市经济社会发展对水资源的作用机制,构建了城市水资源开发利用的系统动力学模型,设置不同中水回用情景,比较不同情景对城市水资源供给状况、水环境状况和社会影响。结果表明：如果维持现状中水回用规模不变,常州市未来将出现供水短缺,至2020年缺水量达到2.49亿m3,同时污水排放量达到14.97亿m3;如果中水回用率逐步提高到20%和40%,用水和排污总量将得到有效控制,但仍会持续增长;如果2020年中水回用率达到60%,常州市的用水和排水规模将维持不变,实现供排水的总量平衡。三种提高回用率的控制方案对地区生产总值的影响均低于0.1%,具有较高的经济可行性,研究成果可为常州市未来水资源利用和水环境保护规划的制定提供借鉴和指导。     

1996—2017年雨洪管理研究发展态势分析——基于文献计量方法

为了解雨洪管理领域最新的研究发展态势,本文采用文献计量方法,以Web of Science（WOS）中的核心合集数据库为准,分析了1996-2017年国内外雨洪管理领域的研究情况,识别国内外主要的研究领域、主要研究机构及人员,并对领域内的关键词及国家间合作情况进行了简要分析,在此基础上总结近年来国际雨洪管理领域的研究态势,主要结论为：整体上近年来雨洪管理领域研究规模和学术影响力呈良好发展态势;大多数文献类型为学术论文;语言大多集中在英语;论文主要集中在气象学、环境科学、地理学、计算机科学等领域;从国家研究实力来看,美国在该领域占有绝对的优势;高被引论文主要发表在高质量的综合类期刊上,发文期刊仍以水文学、环境类期刊为主;对于关键词的分析表明目前该领域的研究仍重点集中在城市化、SWMM、径流、温度、水文学等.在当今城市化问题仍然突出的情况下,雨洪管理领域仍有较大的发展空间,尤其对于模型方法和气候变化研究有待突破与创新.