密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

水库网箱养鱼环境经济学分析

以密云水库为研究对象，分析了水库网箱养鱼对水库局部水域水质和水库出水水质的影响程度，并从环境经济学角度对水库网箱养鱼进行了费用－效益分析，指出应禁止在密云水库进行网箱养鱼作业。     

Use of satellite imagery to assess the trophic state of Miyun Reservoir, Beijing, China

The objective of this research is to explore an appropriate way of monitoring and assessing water quality by satellite remote sensing techniques in the Miyun reservoir of Beijing, China. Two scene Thematic Mapper images in May and October of 2003 were acquired and simultaneous in situ measurements, sampling and analysis were conducted. Statistical analysis indicates that satellite-based normalized ratio vegetation index (NRVI) and in situ measured water chlorophyll a (Chl-a) concentration have very high correlation. Two linear regression models with high determination coefficients were constructed for NRVI and Chl-a of sample points. According to the modified trophic state index map, water quality in the western section of Miyun reservoir was consistently higher than in the eastern section during the two months tested. The trophic grade of the eastern reservoir remained mesotrophic with a tendency for eutrophication.     

密云水库入库河流微生物群落演替对氮素形态转化的影响

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,但近年来,密云水库库区及入库河流中的总氮（TN）浓度呈现连年上升的趋势.以密云水库上游典型入库河流牤牛河为例,考察各形态氮素变化的空间分布规律,并从微生物群落组成和功能预测的视角,解析氮素形态的转化,以期为密云水库的氮污染治理提供科学依据.结果表明,密云水库上游除TN外,其余水质理化指标均满足我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的Ⅱ类标准.入库河流TN浓度显著高于库区（P<0.05）,且以NO₃^--N为主,占比为77.7%~92.9%.半城子水库库区的C/N较高,有助于反硝化脱氮的发生,表现出一定自净能力.牤牛河水体和底质中微生物群落结构具有显著差异,呈现一定的空间分布特征,高NO₃^--N浓度是影响微生物群落结构演替的主要环境因子.牤牛河中存在大量硝化和反硝化功能微生物,反硝化菌相对丰度高于硝化菌,且均呈现出底质略高于水体的特点.牤牛河优势硝化菌和反硝化菌分别为Nitrosopumilus和Pseudomonas.PICRUSt2功能预测结果表明,牤牛河微生物氮代谢以NO₃^--N还原模块为主,且主要发生于水体中;硝化过程的功能基因在水体中的丰度最高,主要为narGH;而参与NO₃^--N还原反应的主要功能基因为底质中的异养反硝化菌（DNRA）所携带的nirBD,而反硝化模块的功能基因主要为nirK.     

密云水库流域非点源污染负荷估算及特征分析

采用改进的输出系数模型,以研究区实测数据为基础,结合基于水文水质资料和文献数据的方法确定输出系数取值,估算了密云水库上游潮河和白河流域平水年(2000年)和丰水年(2010年)的非点源污染负荷.结果表明:①通过对降雨和地形的表征,改进的模型降低了估算误差,总氮、总磷在平水年和丰水年的模拟误差均降低20％以上,可以更精确地模拟污染负荷的时空分布情况.②总氮、总磷负荷量在平水年和丰水年分别为7505.28 t、997.88 t和10022.1 t、1075.6 t,总氮负荷量随降雨径流量的增加而有显著增大,但总磷负荷增加不大,反映出总氮负荷量在不同水文年份中变化显著.③来自流域农业非点源污染的总氮、总磷负荷量占总负荷的85％以上.总磷主要来自于农村生活污染源,占70％以上,2000年与2010年比例变化不大;总氮污染,在2000年主要来自于农村生活,占当年污染负荷总量的31.44％,而2010年主要来自禽类养殖,占当年污染负荷总量的27.27％,反映出10年间经济发展导致主要污染源发生变化.④污染高风险区空间分布的总体特点是“东高西低,局部集中,分布不均,靠近水体”,密云县、赤城县以及丰宁县等人口密度较大、以农业种植和畜禽养殖为主要产业的地区为污染负荷总量较高的区县.     

北京密云水库流域水体夏季POM浓度及来源分析

为有效控制流域水质污染,保障饮用水水源的水质安全,通过测定北京境内密云水库流域水体夏季悬浮颗粒有机质(POM)的浓度水平及其碳、氮同位素特征,同时以京密引水渠水体为参比,对密云水库汇水流域水体POM的来源进行研究。结果表明,密云水库流域水体夏季颗粒态有机碳(POC)浓度的变化范围为0.04～0.71 mg/L,平均值为0.26 mg/L;颗粒态有机氮(PN)浓度的变化范围为0.01～0.24 mg/L,平均值为0.07 mg/L,库区水体POM浓度显著高于入库河流(P0.01),但均普遍低于国内外其他河流、湖库。夏季研究区域内水体POM主要来自内源物质,与库区相比,土壤侵蚀对入库河流POM贡献较高;与白河相比,潮河干支流陆源输入(包括生活源、土壤侵蚀等)对POM的贡献量更高。密云水库流域水体夏季POC浓度显著低于京密引水渠水体(P0.01),两种水体碳素浓度、组分可能存在差异。总体上,密云水库流域水体夏季POM浓度低且主要来源于内源。     

基于磷阈值的富营养化风险评价体系

选取北京市重要的地表水源密云水库作为实例研究,在识别影响富营养化发生的主要限制因子的基础上,采用外源营养盐输入对富营养化作用的流水藻类培养试验(AGP)方法,并结合数学方法拟合富营养化水体发生的阈值.研究表明,根据富营养化水体各水质指标之间的回归关系,确定出能够反映富营养化的水质指标阈值.运用水质模型模拟富营养化过程,进行基于阈值的富营养化风险评价,构建了富营养化风险评价方法体系,提供了一种基于阈值的水体富营养化风险评价的方法.     

101国道对北京市密云县城区的环境影响分析

通过连续4年在对路经北京市密云县城区的四处监测点位的车流量、噪声和大气环境质量监测,结果表明：101国道的车流量大体上呈逐年增长之势。101国道两侧的昼间平均交通噪声值除2003年全部达标排放外,2004-2006年均有部分超标;101国道两侧夜间平均交通噪声值均可达标排放。101国道两侧PM10的浓度基本上随车流量的增加而增加,SO2和NO2的浓度随车流量的变化不明显。101国道旁密云县环保局监测点PM10、SO2和NO2的浓度均高于密云县城区测点的浓度。     

Research of the Response of Ecosystem to LUCC in Miyun County,Beijing: Based on Ecosystem Services Valuation

Abstract

Miyun County, located in the northeast of Chinese capital Beijing, was underwent remarkable variations in land use in recent years. This paper aimed to detect changes in land use of Miyun from 1997 to 2005, and to qualify the response of ecosystem to LUCC based on ecosystem services valuation. With two-periods TM images, we got land use change data, and then ecosystem services values were calculated using ecosystem services valuation coefficients proposed by Chinese scholar Xie Gaodi. Results showed that water area, farm land and unused land decreased while residential land, forest land, grassland and orchard land increased during the study period. The loss of ESV was RMB 206 million and the main reason was the decrease of water area and farm land area. As for spatial variation, there were most dramatically land use change and ESV decline in reservoir ecological protection region. The coefficient sensitivity analysis indicates that valuation coefficients used in the study are suitable and results are reasonable. The driving forces of ESV loss were rapid population growth and economic development. More work should be done to make eco-environment stay healthy.     

密云水库流域植被覆盖度变化对输沙量的影响

封闭流域中,泥沙的产生是多种因素相互作用,相互制约的结果,而在这些众多的环境影响因素中,植被是土壤侵蚀中最重要的环境控制因子,目前,植被覆盖度变化对输沙量的影响一直是区域生态环境研究中比较热门的话题。文章使用遥感(Remote Sensing(RS))、地理信息系统(Geographic Information System(GIS))与统计分析相结合的方法评价了密云水库流域内2个子流域出口处2002年至2005年植被覆盖度变化对输沙量的影响。密云水库流域多为山地,其降雨具有明显的季节性。本文的主要目的在于分析2002年至2005年植被覆盖度变化对流域输沙量的影响,并分析了植被覆盖度变化对气候改变及人类活动的综合影响,结果表明:在密云水库流域内,输沙量是降雨情况和人为因素引起的地表植被覆盖度变化情况的综合反映,人口增长、经济发展和城市化是密云水库流域内引起土地利用变化和地表植被覆盖度变化的主要驱动力。并且,输沙量可以被看作是一个很好的指标来定量分离出生物生理和人为的影响,并从中能够找出在流域生态系统中获得显著结果关键的临界点。研究结果对制定流域的合理开发和管理计划将有所帮助。