多孔介质中污染物运移空间变异最优估计

论述了空间变异性分析的原理和方法,着重阐述不同估值方法在多孔介质污染物运移空间变异分析中的应用.实践表明,地质统计学方法能够弥补经典概率统计方法在评价区域化变量空间变异性方面的不足,从而对多孔介质中污染物运移的空间变异性做出更切合实际的分析与评价.     

多孔介质非均质性空间变异估值方法的比较

本文以廊坊市为例,应用反距离平方加权法(IDSW)、趋势面法(CPI)、普通克立格法(OK)及协同克立格法(CK)对能够反映多孔介质非均质特性的参数进行了估值效果的比较分析.研究结果表明,克立格法是研究参数空间变异性局部最优估值方法.     

纳米乳化油缓解多孔介质渗透性损失的实验研究

为有效缓解乳化油在原位修复地下水污染过程中所产生的堵塞及修复效率降低的问题,采用升温相转变技术手段,制备纳米乳化油.并采用一维柱实验,开展微米及纳米乳化油在多孔介质中的迁移研究,对比分析微米及纳米乳化油造成多孔介质的渗透性损失、在多孔介质中的截留比率及迁移距离等问题,探究纳米乳化油缓解多孔介质渗透性损失的效果.实验结果显示,微米及纳米乳化油所导致的中砂介质渗透性损失分别为20.40%和3.20%,乳化油截留比率分别为28.51%和20.15%.由此可见,乳化油截留是多孔介质渗透性损失的重要原因,减小乳化油粒径可有效缓解多孔介质的渗透性损失.与微米乳化油相比,纳米乳化油有效降低中、细砂介质渗透性损失84.3%和47.5%.此外,乳化油截留对多孔介质渗透性损失的影响在一定程度上也影响到其在多孔介质中的迁移距离,微米及纳米乳化油在中砂介质中的迁移距离分别为6.53 m和8.19 m.相比之下,纳米乳化油所导致的细砂介质渗透性损失为10.70%,截留比率为25.71%,迁移距离为7.36 m,说明纳米乳化油迁移效果更佳,可适用介质范围更广.     

多孔介质中微生物生长与衰亡过程介观分析

采用LBM-IBM耦合方法模拟多孔介质中流场,应用细胞自动机模型模拟多孔介质表面微生物生长衰亡过程,在介观层面上揭示生物堵塞的动态发展过程及其造成多孔介质渗透性能改变的本质。研究发现:当营养物入口浓度增加100%时,30 h内相对渗透率衰减增加6.25%~45.5%;且生物堵塞存在淤堵临界时刻,随着营养物入口浓度增加而提前。不同条件下,多孔介质渗透性能均呈不同程度的下降趋势,多孔介质内生物堵塞在空间分布上均呈明显的不均匀性。生物增长具有浓度趋向性,局部孔隙内微生物生长衰亡行为决定了多孔介质的堵塞程度,但部分生物的衰亡不会改变多孔介质整体渗透性能的下降趋势。温度升高25%,多孔介质相对渗透率衰减最高可增加5倍以上,且不同位置生物堵塞对温度的敏感度存在显著差异。     

三峡水库水环境中内分泌干扰物TBT的多介质迁移和归趋模拟

运用环境多介质QWASI等量浓度模型模拟了三峡水库水环境中内分泌干扰物TBT在各环境介质中的浓度分布及迁移归趋,同时讨论了三峡水库运行方式对库区水环境中TBT环境行为的影响.结果表明,QWASI模型能够较为合理地给出各个物理化学过程的速率参数,可对TBT在三峡水库这种超大型河道型水库中跨介质间的迁移传输、各环境相分布等作出定性和定量的模拟估计,模型输出结果与实测结果较为吻合.研究表明,三峡水库的运行方式对TBT在库区水环境中沉积物和水相间的迁移转化有重要影响.     

生物膜对饱和多孔介质渗透性影响的实验和模型研究

为了解微生物生长过程中生物堵塞对二维饱和多孔介质渗透性的影响,采用C190石英砂箱(55 cm×45 cm×1.28 cm)进行室内渗流实验,研究混合菌群KB-1在充足营养源条件下的生长情况及生物膜对饱和多孔介质渗透性的影响.实验监测了砂箱水溶液中悬浮生物量及颗粒表面附着生物量,利用共焦激光扫描技术观测了颗粒表面形成的...     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

水环境模拟参数随机场空间最优估计精度分析与特异值研究

本文结合克里格方差的特点,对水环境模拟参数随机场空间最优估计的精度进行了分析,结果显示估计精度受变差函数、采样点的空间配置结构等因素的影响,并结合实例探讨了影响水环境模拟参数克里格估计精度的特异值的识别与处理方法。     

咸水中胶体迁移-沉积对砂介质渗透性损失的

采用室内土柱试验,研究咸水中胶体迁移引起砂介质渗透性变化的特征,通过胶体迁移-沉积作用的分析对砂介质渗透性损失的机理进行了探讨.结果表明:砂介质渗透性随孔隙体积数变化的动态特征符合Boltzmann函数;砂介质渗透性总的损失率为37.4%;渗透系数的损失量随孔隙体积数的增加而增加.胶体在砂介质中的穿透曲线呈“S”型,其中的2个拐点将曲线分成开始穿透、快速穿透和平稳穿透3个阶段,但并没有完全穿透,其迁移过程中发生了沉积. 胶体沉积作用是砂介质渗透性降低的主要原因.      

不同酸碱条件下胶体迁移对含水介质渗透性的影响

文章通过室内土柱实验,研究胶体在迁移过程中对含水介质渗透性的影响以及不同酸碱条件下含水介质渗透性变化的特征,并从胶体的动电性质、粒径分布以及胶体与含水介质的空间排斥效应等方面对含水介质渗透性变化的微观机理进行探讨。研究结果表明,胶体溶液的酸碱度对含水介质的渗透性影响很大,中性和碱性条件下,胶体容易迁移,含水介质渗透性变化小。不同酸碱度条件下胶体粒度、表面动电性质不同:在酸性环境下出水胶体表面zeta电势和淌度为正,由于胶体带正电荷与含水介质表面所带负电荷的电性相反,电荷之间的吸引作用使胶体沉积作用加大,随着胶体聚沉在含水介质表面上渗透性急剧降低;在碱性环境中出水胶体表面zeta电势和淌度为负,电荷间的排斥作用将极大地促进胶体在含水介质中的迁移。     

武汉城市群城镇用地空间扩展时空特征分析

基于Landsat影像数据,利用遥感和GIS技术获取了武汉城市群地区3个阶段(1980—1990、 1990—2000、 2000—2010年) 的城镇用地信息,采用城镇扩展指数和城镇扩展模型分析了城镇用地扩展的时空格局、 过程及其驱动力。结果表明:①武汉城市群城镇用地空间迅速扩张,三个时段内的城镇扩展强度指数依次为0.073 2、 0.028 9和0.099 3,呈现显著的阶段性与波动性特征;②城镇用地扩展格局具有明显的空间集中性,主要表现为以武汉为扩展中心的圈层状形态,沿武汉三环、 京广线等交通干道的轴带分布形态,不同阶段的扩展格局各具特质;③城镇用地扩展呈现"一核四带"、 "一核一带"和"三核六带"的空间扩展轨迹,与经济发展的阶段性具有明显的耦合关系;④经济体制改革、 国家非均衡发展战略、 "两型"社会建设以及长江黄金水道、 京广大动脉等交通干道建设是武汉城市群地区城镇用地变化的主要驱动因素,但各时期的主导驱动机制有所差别。     

景观空间格局的定量化

根据栅格化数字图的数据,本文讨论景观信息理论指数:根据Shannon熵进行各种度量,如:度量多样性和聚集度;以及根据条件熵进行度量,如:一种新的指数,可以替代聚集度的度量,从而避免与多样性高度相关的缺点.另外,在这里还介绍一种测量方法,即在大尺度图中含多少小尺度图的信息.     

2003~2013年中国湿地变化的空间格局与关联性

以全国两次湿地资源调查数据为基础,借助ArcGIS可视化平台,采用标准差椭圆和空间自相关等方法,分析中国湿地变化的空间格局,揭示湿地变化的空间关联性.结果表明：①中国湿地存在明显的动态变化和分区特征,总湿地椭圆中心向正西方向移动,自然湿地与人工湿地的空间分异程度在增加;②人工湿地变化不存在显著的空间自相关性,自然湿地变化则存在显著的空间正相关性,表现出空间集聚状态,并产生了1个热点集聚区分布于青海、西藏和四川,1个独立热点区分布在内蒙古和1个冷点区分布在河南.Moran''s I统计表明自然湿地变化表现出空间变化上的连续性,人工湿地变化表现为空间随机性;③自然湿地保护效果表现出湿地保护高效区、低效区和不稳定区三大类分级特征,可细分为5小类.Moran统计能有效识别自然湿地变化的空间关联性,划定湿地保护效果,从而有利于明确湿地保护的地区差距,为系统制定湿地保护与管理决策提供依据,也为湿地保护效果评定研究提供新方法应用.     

松花湖水质空间差异及富营养化空间自相关分析

为识别中国东北地区最大的人工湖——松花湖水质空间差异与富营养化的空间分布特征,运用方差分析与因子分析对丰满水库主库区、松花江三湖保护区实验区和蛟河回水区这3个区域2017年的水质采样检测结果进行了分析,运用综合营养状态指数法评价了湖区的营养状况,采用空间自相关分析对松花湖湖区富营养化水平的空间相关性与聚集度状况进行了研究.主要结果如下：①方差分析结果表明,除溶解氧（DO）与叶绿素a（Chla）外,总氮（TN）、总磷（TP）、水温（WT）和pH值在松花湖3个区域内存在显著性差异（P<0.05）,其中TN与TP区域差异最为明显;②因子分析结果表明,气候条件因子（WT）、营养盐因子（TN、TP）与藻类生物量因子（Chla）变化主导着湖区水质的变化;③综合营养状态指数法结果表明,松花湖湖区营养状态整体为轻度富营养化,3个区域的富营养化水平由强到弱依次为：蛟河回水区 > 丰满水库主库区 > 松花江三湖保护区实验区;④全局空间自相关的结果表明,湖区富营养化水平整体呈现显著的正空间自相关关系,由于区域富营养化水平影响范围较大,松花湖富营养化水平的空间异质性不强;⑤局部空间自相关的结果表明,蛟河回水区的中部及北部地区是湖区富营养化水平的热点（高/高集聚）区域（P<0.01）,松花江三湖保护区实验区的中部是湖区富营养化水平的冷点（低/低集聚）（P<0.05）.因此进行松花湖水环境治理时,应将富营养化防治的重点区域落在蛟河回水区与丰满水库主库区.     

区域景观生态风险空间分析

基于传统生态风险研究的缺陷,从景观尺度研究了人类活动和自然胁迫造成的生态风险,构建了景观生态风险指数,并分析了其相应参数.以山西省平遥县作为研究案例,计算其各网格景观生态风险指数,得出了该县景观生态风险的空间分布特征.结果表明,平遥县景观生态风险分布与区域内土地利用方式和强度,具有较高的相关关系,区域水文特征和人类活动是影响景观生态风险扩散的重要原因.     

中国电子废物循环利用空间优化

基于2014年和2015年环保部发布的省级回收数据,分析了现有传统回收体系下,各省的电子废物回收率变化,发现省级尺度电子废物的回收率呈现较大波动,这与电子废物的跨省流动有密切关系.为此,本文基于现有回收渠道的省际流动网络格局,采用网络分析中的层次聚类方法,揭示全国电子废物流动的区域化特征.结果显示根据区域化特征重新划分市场区,可以使主要市场区的整体回收率波动明显降低,从而为制定合理的回收目标提供参考.针对这一研究结果,提出基于市场区域化特征,建立全国一体化的回收利用市场和差异化的区域性回收目标,有助于充分利用市场机制优化中国电子废物循环利用的空间格局.最后,讨论了生产者主导和处理企业主导两种治理机制对空间优化的潜在影响.     

多尺度PM_(2.5)分布特征的空间插值与遥感反演对比

精确识别污染物浓度的空间分布是进行区域大气污染防治的重要基础。利用MODIS卫星数据,采用基于地面气象和环境空气质量监测站点观测数据为基础的反演模型,反演获取2013年12月珠三角地区典型大气污染过程1 km分辨率的PM_(2.5)浓度数据,对比分析遥感反演及基于环境空气质量监测站点观测数据的空间插值方法对区域、城市和乡镇尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征的再现效果差异。结果表明,珠三角地区PM_(2.5)遥感反演结果与地面观测数据的相关性达到0.74,相关性水平较好,遥感反演结果可描述区域、城市和乡镇尺度上PM_(2.5)污染浓度的空间分布特征,识别不同空间位置的污染程度差异;基于站点观测数据的空间插值方法对PM_(2.5)浓度空间分布特征的再现能力有限,在区域尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征分析时效果尚可,在站点有限的城市和乡镇尺度分析中效果不佳,容易产生对高浓度污染地区的误判;在需要利用站点观测数据分析区域尺度PM_(2.5)浓度空间分布特征时,析取克里金、反距离权重或径向基函数插值方法的效果相对较好。     

中国农产品地理标志的地域分异特征

农产品地理标志产品（APGI）是以地域名称冠名的特色农产品,做优做强APGI是发展特色农业、促进农业供给侧改革的重要手段,也是新时代助力乡村产业振兴的重要抓手。深入研究APGI的地域分异特征及社会经济效应等具有重要的现实意义。本文以2274个APGI信息作为主要数据,结合社会经济数据和自然地理数据,着力揭示中国APGI的地域分异特征,并简要分析其形成原因。研究表明：（1）APGI总体呈现“东多西少”的格局,在水平方向呈聚集分布,在垂直方向随海拔高度上升呈递减趋势;（2）各省保有APGI的数量差异大,少数民族聚居省份APGI人均拥有量高,省份面积小、自然条件相对较好的省份空间分布密度大,在县级行政区呈现“大分散、小集聚”的格局;（3）各类APGI除烟草类和爬行类以外均呈聚集分布,瓜果作物和水产品的聚集特征最为明显;（4）不同种类产品有其自身的地理要素适应区间,大部分APGI对于降水量的需求在400 mm以上,对于≥10 ℃积温的要求在1600 ℃以上,≥10 ℃积温区间大多在3200~6400 ℃;（5）APGI的地域分异受自然地理、历史文化、社会经济和政府行为等因素的综合影响。     

多重密度布点对土壤有机质空间特性的解析

论文以张家港市耕层土壤有机质（Soil organic matter, SOM）为目标变量,通过网格布点建立11种样点密度梯度,运用经典统计学和地统计学方法研究其空间特性随布点密度变化的趋势规律。结果表明,各密度下SOM的变异系数稳定在21.70%~23.12%之间,表现出中等程度变异;随着布点密度降低,SOM的块基比和分维数分别由37.52%、1.838波动降至18.70%、1.714,Moran’s I则由0.485起伏升高至0.857,相应地其空间变异中结构变异组分增多、随机变异贡献减少,空间自相关性也逐渐增强;SOM呈现西南-东北递减分布,随着样点密度减小,其空间格局趋于简化。论文以布点密度为视窗,揭示了SOM的多重空间尺度特征,可为解析土壤属性的层级结构提供参考依据。     

生态环境空间数据的多尺度集成方法

空间数据集成是解决异构网络环境信息系统间空间数据交换、传输和共享、数据互操作的有效方法。笔者在分析生态环境数据特征和生成机理以及集成原理基础上 ,提出了生态环境空间数据的空间多尺度集成方法 ,并构建了基于面向应用目标的生态环境空间数据集成系统框架和运行过程机制。 更多还原