缺水地区人类活动净氮输入与河流响应特征——以海河流域为例

人类活动净氮输入(NANI)是影响河流氮输出的重要因素,研究两者的响应关系对制定氮污染的削减策略具有重要意义.基于NANI核算模型,评估了海河流域人为氮输入强度,并采用实测数据估算了同期的河流氮输出,最终得到干旱缺水区河流氮输出对NANI的响应特征.结果表明,海河流域2008—2012年均NANI输入强度为13258 kg·km~(-2)·a~1,化肥施用、食品与饲料输入、大气沉降和农作物固氮分别占76%、17%、5%和2%;在空间分布上,黑龙港运东子流域的NANI负荷最高,达到24238 kg·km~(-2)·a~(-1),最小的是永定河子流域,为5320 kg·km~(-2)·a~(-1);海河流域主要河流的氮通量与子流域NANI输入呈现显著正相关关系(p0.05),NANI变化可解释67%的河流氮通量变化.然而,仅2%的NANI由河流输出,这一比例低于其他地区研究成果,表明缺水地区河流作为氮输出的功能被削弱,河流不是流域氮输出的主要途径.     

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.     

北京市水资源供需平衡趋势预测及分析

在研究北京市水资源供需现状的基础上,采用系统动力学方法构建了北京市水资源动态预测模型.对人口、产业结构和政策3个约束水资源供需平衡的核心因子进行分析,并将它们的变化趋势作为参数输入北京市水资源系统动力学模型中,通过动态仿真模拟,得到未来北京市水资源供需平衡变化的两种典型情景.结果显示,在保持现有政策和技术水平下,北京市水资源安全形势日益严峻,2010年水资源供求比为0.98;若加强人口、产业结构和政策等几项因子的约束,北京市水资源供需形式可逐渐缓和,2010年水资源供需比增至1.15.研究表明,约束因子对北京市水资源供需平衡有很大影响,加强人口、产业结构和政策的约束,实施相关的水资源政策,是提高水资源利用效率,缓解北京市水资源危机的重要保障.     

环境规划中情景分析方法及应用研究

确定环境规划中情景分析的步骤和方法主要包括:对象和焦点问题及关键决策识别,核心要素识别,驱动因子列举,驱动因子重要性和不确定性排序,核心情景驱动选择和情景勾画,情景的丰富和应用.以邛海流域的环境规划为案例进行分析,设计了2005-2015年的4种情景,并利用系统动力学模型(SD)和不确定性模糊多目标模型(IFMOP)对情景进行了定量描述和分析.结果显示,邛海的环境污染压力正在增大,污染源治理和生态工程是需要优先考虑的项目,但所需的投资巨大,对地方财政造成很大压力,需要寻求新的投资途径并加强环境管制.      

雅鲁藏布江河水氢氧同位素时空变化特征

为揭示流域内水汽循环过程变化规律、揭示河水稳定同位素与气象要素及海拔之间的关系,2018年先后采集雅鲁藏布江干流丰、平、枯,水期水样90个,对河水的氢氧同位素组成进行了分析.结果表明：利用δ¹⁸O与纬度和海拔定量关系模型研究了雅江流域降水氢氧同位素空间变化特征,发现降水中δ¹⁸O值变化呈现东西部（雅江上、下游）高中部（雅江中游）低的趋势;建立了雅江丰、平、枯水期河水氢氧同位素方程,研究发现δD与δ¹⁸O的线性方程斜率低于中国大气降水线,河水δD与δ¹⁸O有一定的季节性特征,其受大气降水的影响较大,且丰水期较平水期以及枯水期相比更为明显;雅江河水中δ¹⁸O空间特征表现为,从上游至下游整体表现出先降低再升高的变化趋势.南北空间上表现为河水δD-δ¹⁸O从南至北逐步增高的趋势.δD-δ¹⁸O值与海拔高度具有较弱的负相关关系;受地表蒸发分馏、降水云团迁移以及流域岩石风化的影响,雅江河水d值季节性、空间性变化明显.     

面向对象的湖泊污染控制智能工程设计方法

针对传统湖泊污染治理在工程设计上存在的不足,在分析传统方法与面向对象的智能设计方法差异性的基础上,提出面向对象的智能设计方法的关键特征,即:对象视角、因果为基、集点成面、时空优化.以蓝藻控制为对象,基于垂向水动力扰动机和抽水除藻回灌技术,对蓝藻控制和水质改善的效果进行了面向对象的智能设计分析.主要的研究结论如下:传统的工程设计范式无法科学指导切实有效的湖泊污染工程设计与决策;在案例中,智能设计方法基于对象视角和定量因果分析,确定扰动机技术对于实现低到中等的水质改善目标(如在本试验水体中设置Chla浓度峰值控制目标为70μg·L-1)具有比抽水技术高得多的效率,但如果水质目标高于一定值(如在本试验水体中设置Chla浓度峰值控制目标>100μg·L-1)时,扰动机不能实现,抽水技术可以实现,但单独使用抽水技术成本太高;结合两种技术比单独使用其中一项都更有效率,且两种技术的定量规模控制对实际工程效益和成本具有显著影响.本研究显示了应用面向对象的智能设计方法的重要性与潜力,为促进湖泊污染的有效治理、有效改善湖泊水质以及相关决策提供一种新的方法学和思路.     

滇池流域宝象河暴雨径流初始冲刷效应

为了有效理解滇池非点源入湖过程,选择滇池流域宝象河开展暴雨径流初始冲刷效应的初步研究.2009年雨季,在其干流沿程上、中、下游设置3个断面进行了初期3场暴雨及河道水量、水质同步观测,并提出降雨净冲刷量、负荷净冲刷量以及净冲刷径流平均浓度EMCn的定义与计算方法.结果表明,宝象河TSS、TN、TP、高锰酸盐指数的EMCn、累积曲线M(V)随着河道沿程不透水地面比例和人口规模的增加而提高,TSS、TP负荷贡献率及其M(V)与降雨强度的变化趋势一致,而TN和高锰酸盐指数负荷贡献率则与降雨量表现正相关,其中TN中NO3--N所占比例随着降雨事件次数增加而逐渐降低;此外,提出的EMCn也被证实能有效消除各点位的基流及其负荷影响,相对冲刷径流平均浓度,更为真实反映且能放大沿程断面间、不同降雨事件间的暴雨初始冲刷效应的差异.     

特大城市交通承载力定量模型的建立与应用

基于"机动车在驶量"构建了由路网资源、燃油供给和大气环境3个模块组成的交通承载力宏观定量模型.并选择北京市城区作为案例验证模型.结果显示,该模型能够较好的反映资源、环境与交通之间的关系.北京市城区交通承载力在2005年出行比率和平均时速23km·h-1条件下为45.35×104辆,其中轿车为29.73 × 104辆,北京市交通发展面对的直接压力是机动车在驶量偏高.     

基于GIS的滇池流域景观格局优化

景观格局优化是景观生态学中的难点和热点问题。选择滇池流域为研究区域,在RS和GIS的支持下对2008年Landsat TM影像进行解译判读,获得景观类型图,运用最小耗费距离模型对区域景观格局进行优化。结合景观各组分生态系统服务功能价值和空间作用,构建了生态源地、生态廊道和生态节点等景观组分,以加强生态网络的空间连通性,提高景观格局稳定性,完善生态功能。源地具有较高的生态系统服务功能,需要维持和增大源斑块面积。所构建城市区域廊道、森林生态廊道、农业生产廊道应采取保持廊道规模,建立缓冲区,加强植被绿化,减少污染物的排放等措施以提高整个廊道的连通性。节点位于景观生态流和连通的重要位置上,需要加强控制。该研究对流域生态规划和土地利用优化布局有一定的参考价值。     

江苏省城市污水处理厂尾水时空排放特征研究

城市污水处理厂排放的尾水浓度即使达到一级A标准,相对于地表水环境质量标准限值依然过高,对江河湖泊等地表水环境仍会产生一定的影响。以江苏省污水处理厂监督性监测结果为对象,采用聚类分析的方法,从时间和空间两个维度来探讨污水处理厂尾水排放特征及其影响。对不同季度、不同地区污水处理厂尾水中氨氮、总磷、COD的数据分析发现,夏季尾水中平均出水浓度指数较其他季节明显偏高,苏南较苏北、苏中的平均出水浓度指数低。针对污水处理厂尾水问题,介绍了人工湿地深度处理技术,可为日益增长的尾水排放量与有限的水环境容量之间的矛盾提供解决途径。