土地利用变化对流域水文过程时空分异的影响 ——以赣江流域为例

土地利用变化引起的水文分量时空变化对认识流域产汇流过程，优化流域土地利用结构和水资源规划具有重要意义。基于SWAT模型，本研究以赣江流域为例，结合1980、2000、2015年3期土地利用数据从水文响应单元的角度，系统分析了单纯土地利用变化对流域产流、蒸发、入渗以及径流等主要水文过程时空分布的影响。结果表明：1980~2015年间，流域内的土地利用变化主要表现为耕地和林地的减少，城乡建设用地的增加；林地的减少和城乡建设用地的增加是产流增加，蒸发和入渗减少的主要原因；总体上，土地利用变化对局部地区水文过程影响较大，但因土地利用类型之间的相互转化和其影响的叠加，流域尺度上的综合水文效应明显降低；土地利用变化导致整个赣江流域平均径流量增加了2.33×108m3，相比较近年来赣江径流的减小幅度其影响十分有限。近年来，赣江入湖径流量的下降主要是由气候变化和其他人类活动作用特别是流域工农业用水的大幅增长所致。流域水文过程模拟应充分考虑土地利用变化水文效应的时空分异，注重天然和社会水循环的耦合，才能更为真实的反映流域水文过程，更好的为流域土地利用结构优化和水资源的高效管理提供科学依据。     

基于探索性数据分析的汉丰湖富营养化驱动因子研究

为了探究汉丰湖富营养化驱动因子和营养状况，基于2014年水质监测数据，应用探索性数据分析方法初步研究了汉丰湖水动力条件与环境因子的相关性、水质主成分、相关环境因子熵权和营养健康指数。回归分析结果表明：水位与透明度呈正相关，流量与DO呈负相关，与流速呈负相关的因子为Chla、CODMn、NH+4-N和DTP；主成分分析提取的3个主成分分别反映了营养盐、有机污染以及藻类信息；DO、TN和TP的熵权表明汉丰湖水体的富营养状况受制于耗氧有机污染和氮、磷营养盐；营养健康指数S1>S3>S6（湖心）>S7（湖尾）>S5（湖首）>S4>S2。汉丰湖水体营养状况介于中营养到轻富营养，其中南河营养状态较高，湖心营养程度高于湖首和湖尾。减少有机污染物、营养盐的输入和改善局部水域的水动力条件可抑制藻类生长，有利于防治富营养化。 关键词： 探索性数据分析；汉丰湖；富营养化；驱动因子；水动力条件；主成分；熵权；营养健康指数     

冷却塔淋雨噪声模拟试验研究

采用模拟试验的方式研究了冷却塔淋雨噪声特性随着淋雨高度、淋雨面积和淋雨密度变化的规律。结果表明,淋雨的噪音频段集中在中高音频,且其频谱特性不随上述条件变化而改变;淋雨噪声随淋雨密度和淋雨面积增大有明显变化,淋雨高度变化对淋雨噪声的影响几乎可以忽略。研究结果可供冷却塔淋雨噪声的预报和治理参考。     

基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明:当DO为5.5～6.0 mg·L~(-1)、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将NH_4~+-N从48.5 mg·L~(-1)降至4.58 mg·L~(-1)、TN从51.2 mg·L~(-1)降至6.5mg·L~(-1)、 TP从6.6mg·L~(-1)降至0.48mg·L~(-1)、 COD从78.5mg·L~(-1)降至33mg·L~(-1),去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得n_(NH_4~+-N)=0.314 764,n_(TN)=0.282 21,K_(NH_4~+-N)=0.128 024,K_(TN)=0.218 59,与水力负荷为0.000 8～0.007 m~3·(m~2·min)~(-1)的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

自适应变尺度干旱评价模型研究——以淮河流域为例

该文建立了自适应变尺度干旱评价模型,解决了定尺度评价中的干旱过程割裂和强度低估等问题,并实现不同历时干旱事件的评估和对比。首先,构造自适应模糊标准矩阵,采用模糊评价方法进行定尺度下的干旱评价,并基于对立统一定理进行干旱的识别,在此基础上,对识别的干旱过程进行回归分析和频率分析,从而建立自适应变尺度干旱评价模型。以淮河流域为例,首先构建自适应矩阵进行干旱的模糊评价,结果表明淮河流域55年来总体处于干旱且有着明显加强的趋势,其中‘王蚌区间北岸’的西北部和‘湖西区’的西北部干旱较强。其次通过干旱识别发现淮河流域干旱历时和干旱强度具有较强的相关性且满足自东南向西北逐渐增强的规律。最后建立不同分区下干旱历时和干旱强度间的关系以及判断标准,构建淮河流域自适应变尺度干旱评价模型。     

生态缺水条件下流域生态经济系统安全性分析

生态用水和社会经济用水的竞争状况使得研究水资源短缺地区的流域生态经济系统安全状况、有效进行生态缺水条件下流域生态经济系统的调控十分必要.从宏观角度出发,首先分析了流域生态经济系统演化的机制和影响因素,在此基础上,通过建立指标体系,提出了构建流域主要指标为状态变量的生态经济系统演化模型,并利用模型进行系统安全性分析.以潮白河流域为例,构建了人口数量、人均GDP、生态系统指数以及生态用水比例为状态变量的生态经济系统演化模型.模型模拟结果表明,如果不加以调控,该流域将无法提供生态经济系统的安全保障.提出了提高生态用水比例、控制经济增长速度和积极进行生态建设、控制水土流失的对策,为实现潮白河流域的生态经济系统安全保障服务.     

滦河流域水资源开发的水文效应及其生态环境响应

通过滦河干流滦县水文站径流的长期演变趋势,分析流域水资源开发利用的水文效应及其生态响应。结果表明,在气候变化和人类活动影响下,滦河流域地表水资源量出现显著的衰减趋势,并引起滦河下游河道系统严重退化、近代滦河三角洲萎缩、下游平原区地下水位下降等若干生态环境问题。提出应加强竞争性用水条件下的河流生态水文调控,以改善滦河下游的生态环境。     

DPSIR模型在流域生态安全评估中的研究

流域生态安全评估是人类社会发展与自然环境相互关系的研究热点,DPSIR模型作为一种在环境系统中广泛使用的评价指标体系概念模型,在构建、修正和规范水资源承载能力综合评价指标体系、水环境安全评价指标体系、区域环境可持续发展指标体系、流域农业生态安全评价指标体系等中广泛应用,是进行流域生态安全评估的有效工具。文章介绍了DPSIR模型特点及其发展和改进,综述了模型生态安全指标体系和评价技术方法的相关研究和该模型在流域生态安全评估中的研究进展,对该模型在流域生态安全评估中的应用进行了展望。     

四环素类抗生素和铜复合污染对猪粪厌氧消化的影响

兽用抗生素和矿物元素添加剂可起到预防动物疾病、促进动物生长、提高饲料转化率等作用,因此被广泛应用于畜禽养殖业。本研究以猪粪中温厌氧消化为研究目标,采用全自动甲烷潜势测试系统,考察了一定浓度的四环素(TC:30 mg·kg~(-1)dry weight,DW)、土霉素(OTC:50 mg·kg~(-1)DW)和金霉素(CTC:15 mg·kg~(-1)DW)对厌氧累积产甲烷量和日产甲烷速率的影响。结果表明,TC、OTC和CTC对猪粪中温厌氧消化累积产甲烷量和日产甲烷速率均有促进作用(累积产甲烷总量提高比例分别为7.9%、0.4%和5.4%)。另外,采用超高效液相色谱-四极杆串联质谱对猪粪厌氧消化前后样品中四环素类抗生素及其代谢产物进行了分析。结果表明,液相中的四环素类抗生素在猪粪厌氧消化过程中得到了明显的去除,去除率达到90%~100%;而固相中只有金霉素和差向异构金霉素有明显的去除效果,去除率分别为41.69%和41.58%。采用Tessier连续提取法对猪粪厌氧消化前后样品中5种形态的铜包括可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态、有机物结合态、残渣态进行了分析,结果表明,猪粪厌氧消化后,可交换态、碳酸盐结合态和铁锰结合态的铜浓度比厌氧消化前分别降低了1%~9%、0.1%~3%、12%~19%,而有机态和残渣态的铜浓度却在厌氧消化后分别增加了15%~35%、1%~2%。厌氧消化后,70%~80%的铜都是以有机铜的形态存在。铜逐渐从不稳定态转化为相对稳定的有机态和残渣态铜,因此,厌氧消化过程使铜从可生物利用态转变为不可生物利用态,趋于稳定化。     

1961-2011年黄淮海地区极端降水时空变化特征

基于Arc GIS平台,分析了黄淮海地区1961-2011年最大1 d、3 d和5 d降雨的时空变化特征,同时利用Pearson-III分布对其进行拟合,对比1985年前后10年一遇和50年一遇最大1 d、3 d和5 d降雨的变化情况。研究结果表明:1961-2011年黄淮海地区最大1 d、3 d及5 d降水整体有下降趋势,1995年后下降趋势更为明显;海河流域极端降水量下降幅度较大,洪涝灾害风险近年来有降低趋势;淮河流域整体上存在上升趋势,但2005年后出现下降趋势,整体上洪涝风险有加剧趋势。