水源涵养型国家重点生态功能区生态功能评价:以贵州省三都水族自治县为例

为实现资源合理开发利用、经济社会可持续发展的目标,以三都县为例,结合三都县实际情况构建包括2个准则层、5个要素层、9个指标层的生态功能评价指标体系,利用RS技术从遥感影像上提取评价指标数据,结合GIS技术与生态功能区功能状况指数(FEI)模型评价三都县生态功能状况。研究结果表明:三都县生态环境质量总评价值为65.33,生态环境状况整体呈现良好趋势,但各个乡镇生态环境质量不一。全县存在生态保护红线面积少(仅占全县国土面积29.83%),污染物浓度接近超标状态等生态环境问题。针对三都县水源涵养功能定位,未来发展应加大水源涵养能力与水土保持能力的保护力度,因地制宜地科学制定产业准入负面清单,提高产业准入门槛。     

基于水化学与氮氧同位素的喀斯特山区水体硝酸盐来源示踪与估算——以平寨水库为例

平寨水库地处喀斯特山区,是贵州省重要的灌溉和饮用水库之一,其水环境质量深刻影响着居民生产生活.以平寨水库为研究对象,采用水化学分析方法、氮氧双同位素技术结合稳定同位素混合模型(Bayesian mixing model,MixSIAR),定量识别研究区水体硝酸盐各污染源的贡献率.结果表明:河流及库区水体溶解无机氮主要以硝态氮形态存在,时间上表现为平水期>丰水期>枯水期,空间上呈现出各河流上游浓度差异较大,下游与库区浓度接近,坝前丰水期的硝酸盐浓度较高的特征;研究区水体硝酸盐的转化主要以硝化作用为主,枯水期和平水期其主要来源是生活污水与牲畜粪便和土壤有机氮,丰水期主要为化学肥料;各时期硝酸盐来源中,整体表现为库区的生活污水与牲畜粪便的贡献率高于河流,土壤有机氮与化学肥料的贡献率低于河流.从生活污水与牲畜粪便贡献率来看,其值在河流、库区枯水期分别为59.3%、70.8%,在河流、库区平水期分别为58.3%、72.6%,丰水期值较小.从土壤有机氮贡献率和化学肥料贡献率来看,丰水期贡献率均高于枯水期和平水期.河流、库区丰水期源自土壤有机氮的贡献率分别为35.1%、32.8%,源自化...     

基于Sentinel-2的平寨水库叶绿素a浓度反演

为实现对平寨水库叶绿素a的遥感监测,选取平寨水库2017年11月17—18日的实测叶绿素a浓度数据和准同步的Sentinel-2数据,通过选取最佳波段组合建立BP神经网络模型,对平寨水库叶绿素a进行反演,并分析其空间分布特征。结果表明:Sentinel-2红边波段对叶绿素a的敏感性优于可见光波段,在叶绿素a浓度反演方面具有较大潜力。相关系数最大的波段组合方式是:B5/B4、[1/B4-1/B5]*B6、[1/B4-1/B5]*B7和[1/B4-1/B5]*B8;BP神经网络模型可决系数R2为0.9160,平均相对误差为29.87%,反演精度优于三波段模型;平寨水库叶绿素a浓度空间分布差异明显,水面开阔的中心库区浓度较高,各支流上游河段浓度较低。Sentinel-2数据可较好地应用于喀斯特高原湖泊叶绿素a浓度反演,BP神经网络模型估测结果合理、可靠;研究结果可为平寨水库水环境治理提供科学依据。     

FAST电磁波宁静区植被覆盖度及景观格局时空变化

植被覆盖度是描述区域内植被修复和生长的重要因子,定量研究了FAST项目实施前后植被覆盖度变化时空特征,并利用景观格局对该区的植被覆盖度进行分析.基于Landsat TM/OLI影像反演FAST电磁波宁静区2008～2018年5期植被覆盖度数据,利用Fragstats 4.2进行景观格局分析.结果 表明:(1)2008～2018年,林地的增长趋势明显,该区域的植被覆盖度呈现明显的时空差异特征,植被覆盖类型上,2008年集中在中、低植被覆盖度,2018年多为中高、高植被覆盖度.(2)从植被覆盖度的转移情况可以看出,植被覆盖度增加的面积远大于退化的面积,增长趋势显著.核心区2010～2016年的植被覆盖度增长面积为48.01 km2,退化面积仅为16.19 km2,实际表现为该地区的生态环境质量明显改善,森林面积增加.(3)FAST电磁波宁静区林地面积的增加对植被覆盖度具有正向影响,同时在景观格局上表现为植被覆盖度的斑块密度和斑块数量呈下降趋势,景观破碎化程度降低,连通性增强,景观格局趋于稳定,聚集度上升,说明有效的林地保护措施对该地区的景观格局影响很大,稳定的景观格局对台址的保护起到重要作用,同时为该地区不同范围的植被保护力度提供遥感监测支撑.     

喀斯特地区深水型湖泊水质时空变异性分析:以平寨水库为例

对河流水质时空变异特性的正确识别是有效评估河流水质状况的重要方面之一,为了了解典型喀斯特高原深水型水库——平寨水库水质状况,基于2018年度春夏秋冬4个季节21个采样点的水质监测数据,文章综合运用多元统计分析方法,对平寨水库水体的水质时空变化特征进行了分析。结果表明:(1)平寨水库水质具有一定的时空变异特性。在时间上pH值和DO均呈现出夏季最高、冬季最低的变化特征,TN的平均质量浓度在秋季达到最大,TP、NH_3-N和COD的平均质量浓度最大值均出现在春季;在空间上,DO、TN和NH_3-N浓度空间变异性较弱,TP在冬春季空间差异性较强,在夏秋季较弱,COD浓度则存在较强的空间变异性。21个采样点在空间上划分为5组,其中第3组水体水质劣于其他组,受人类活动影响较大。(2)在冬季和春季,水体中氧气含量和氢离子浓度对平寨水库水质变异性的贡献最大,夏季和秋季,表征生活污水和农业污水造成的富营养指标对水库水质变异性的贡献最大。     

贵州省石漠化敏感区生态红线空间分异与管控措施研究

贵州省石漠化演变态势遏制了长江、珠江流域的生态安全需要。为响应国家生态环境保护与修复政策,加强长江上游生态保护工作,遏制贵州省生态环境恶化趋势,研究基于遥感和GIS技术,针对贵州省喀斯特石漠化等典型生态环境问题,依据《生态红线划定技术指南》(2015-06)建立敏感性评价指标体系及评价模型,评价贵州省石漠化敏感性现状,划定石漠化敏感区生态保护红线,定量揭示贵州省石漠化敏感区生态红线现状及地域分异,并根据贵州省石漠化治理实际情况,提出具体管控措施。结果表明:(1)2011年贵州省石漠化敏感性以强度敏感性为主,面积达36 227.83 km~2,占全省喀斯特地貌面积的32.23%,总体分布规律呈条带状分布;(2)通过叠加分析得出石漠化敏感区的空间分布与石漠化现状有一定关系,表现为除去无明显石漠化、潜在石漠化、不敏感性、轻度敏感性之外,已石漠化土地与中度以上敏感性所占面积比例变化趋势呈正相关。(3)贵州省石漠化敏感区生态红线面积达6 814.25 km~2,占全省国土面积的3.87%;主要由破碎斑块组成,较集中分布于贵州北部、南部及西部地区,其中遵义市、毕节市以及黔南州面积最大、最集中;(4)石漠化敏感区生态红线的管控措施应实施治理与保护并行,主要以保护为主,同时,加强石漠化敏感区综合治理以及生态保护政策体系建设。     

喀斯特地区河流水化学季节变化特征及成因分析——以平寨水库上游流域为例

为探究平寨水库上游水化学沿程变化情况,采用因子分析、Piper三线图、Gibbs及离子关系对比等经典地质化学分析方法,分析平寨水库上游水化学变化特征及成因.结果表明,水化学类型主要为HCO₃-Ca型,沿程河段区-河库区-库区水化学呈现由SO₄·Cl^-Na·Ca·Mg型到HCO₃·NO₃-Ca·Mg再到HCO₃-Ca·Mg型的演变特征.离子浓度季节变化明显,冬季高于夏季;空间上,除Na⁺和SO₄^2-外,其余离子浓度整体表现为库区、河-库区大于各河段.Gibbs图表明水体水化学组成受岩石风化影响显著,离子关系对比图表明河段区水体受人为活动影响较强,因子分析结果表明研究区四季水化学组分主要受自然盐岩风化以及较小程度的人类源污染.     

平寨水库夏季热分层期间水化学及溶解无机碳变化

为探究喀斯特地质环境下的水库水化学及溶解无机碳的空间特征,选取了典型喀斯特地区贵州省黔中水利枢纽工程水源区平寨水库作为研究区,于夏季热分层期间(2019年7月)对平寨水库进行分层采样,对水体主要理化数据及溶解的无机碳碳同位素进行分析.结果 表明:(1)平寨水库在夏季存在明显的热分层现象:表水层(0～-10 m)、温跃层(-10～-30m)、恒温层(-30～-60 m).水温随着深度的增加呈下降趋势,最后趋于稳定(7(平均):25.62～ 12.43℃),水体pH值、溶解氧(DO)、电导率(EC)、叶绿素a(Chl-a)等物理化学性质在垂向上也出现了明显的分层;(2)平寨水库水化学类型为HCO3+SO4-Ca型,其水体水化学主要受碳酸盐岩平衡体系控制;(3)水体溶解无机碳(DIC)及其同位素组成(δ13 CDIC)变化:DIC浓度随水体深度增加而逐渐升高(DIC(平均): 1.8～3.03mg·L-1),δ13CDIC呈偏轻趋势(δ13CDIC(平均):-6.23‰-11.45‰).分析认为,太阳辐射、水生生物的分布状况及其光合作用和呼吸作用强度、有机质分解程度等在不同深度存在差异,使水体理化性质和DIC出现了显著的分层,进而影响δ13CDIC的分馏.碳酸盐岩的溶解与沉淀对DIC含量及其稳定同位素分馏影响不大.     

喀斯特洞穴通风效应特征变化及其对洞内空气环境的影响研究——以贵州绥阳麻黄洞为例

为探究喀斯特洞穴内部空气变化特征,揭示喀斯特洞穴通风效应时空变化规律及其变化模式,于2016年1月～2019年6月间两个监测周期对贵州绥阳麻黄洞洞内外温度、湿度、C02浓度以及气压进行为期32个月的数据采集,并基于相关模型进行系统分析,结果表明:(1)麻黄洞存在3种通风模式:限制性通风模式、积极性通风模式和过渡阶段.其中夏季主要为限制性通风模式,洞内外气流交换较弱;冬季主要为积极性通风模式,洞内外气流交换运动明显,春季和秋季处于过渡阶段,两种模式交替存在.(2)洞道结构影响通风模式,同样,通风效应影响洞穴空气环境变化.根据洞道结构和通风效应对洞穴空气环境的影响可以将麻黄洞洞道分为3个部分:空气环境变化较大的1#～5#监测点、空气环境变化逐渐减小的6#～9#监测点以及空气环境稳定的10#～15#监测点.(3)受特殊的洞道结构影响,洞道中6#～9#存在"狭管效应"引起的"峡谷风",使得春秋两季洞道中部存在明显气流.基于模型分析洞穴通风效应及其对洞穴空气环境影响,研究喀斯特洞穴通风模式及其变化特征,对洞穴沉积物形成及气候变化及碳循环模式研究有重要意义.     

基于分形插值模型的平寨水库水质评价

平寨水库是黔中水利枢纽唯一源头水库,其水环境质量直接影响包括安顺和贵阳在内的整个黔中地区的农业灌溉和城市居民饮水安全.为了深入分析平寨水库的水环境质量状况,于2018年1月、5月、8月和11月对平寨水库7个监测断面水样进行采集,测定TP、TN、NH_3-N、COD和DO等5个监测指标,基于分形维数权重建立水质评价模型,对平寨水库水环境质量状况进行综合评价,并与模糊综合评价法和综合污染指数法进行对比分析.结果表明,平寨水库TP、NH_3-N和DO浓度均达到Ⅱ类水质标准,TN和COD浓度均超过Ⅱ类水质标准,主要为Ⅳ类和Ⅴ类,是主要污染因子;TP、NH_3-N和COD浓度在春季最高,TN浓度在秋季最高,DO浓度在冬季最低.平寨水库全年水质类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类,在28个监测序列中,水质达到水功能区划标准的仅21.43%;平寨和跨桥断面水质最差,扈家河断面水质相对最好;春、秋季水质最差,冬、夏季次之.分形插值模型不仅能评价水质状况,而且能对同等级水质状况的优劣进行排序,具有较高的分类精度;其评价结果更客观、有效,在水质综合评价中具有良好的适用性.