基于空间信息技术的呼伦湖流域研究

通过对干涉雷达技术任务(SRTM)数据处理,运用土壤与水评价工具(SWAT)模型对呼伦湖整个流域的数字高程模型(DEM)进行水文特征提取,分析流域地形分布情况。呼伦湖全流域面积约为25.6万km2,蒙古国部分约为16.3万km2,约占总面积的63.7%。坡度为0～2.0°的地形主要分布在中国境内的呼伦湖南岸和东岸以及贝尔湖周边的平坦草原上,降雨主要被植被截留和土壤吸收,产汇流条件差;而呼伦湖的主要水源、产汇流条件较好的克鲁伦河和乌尔逊河,其产流区大部分位于蒙古国。2国应加强流域综合管理,合理配置水资源,以保证下游入湖的水量来防止呼伦湖的持续萎缩。     

乌梁素海叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系

叶绿素a是浮游植物均具有的光合色素,是评价水环境质量的重要指标之一。以叶绿素a为指示性指标对冰封期和非冰封期叶绿素a及相关环境因子含量指标进行了监测,以了解乌梁素海水体叶绿素a在治理前后(2014-2017年)在时间和空间上的分布变化特征及影响因素,尤其是针对寒区湖泊的特点,对冰封期叶绿素a、总氮、总磷的时空分布进行了深入分析,运用相关性分析和逐步回归分析方法探讨了叶绿素a与理化环境因子的关系。结果表明,绿素a总体上呈冰封期高于非冰封期的特征,2014-2016年叶绿素a呈逐年递减趋势,但2017年又略有回升,且区域性差异显著,与氮磷营养盐空间分布趋势一致,表现为湖北区总排干入水口附近大于湖心区和湖南区。影响乌梁素海的主要水化学因子依次为总磷、溶解氧、溶解无机磷、总氮、正磷酸盐、总溶解性固体;同时,透明度与叶绿素a呈极显著负相关;冰层厚度因其影响冰下水体污染物的蓄积,也是影响水域环境的关键因素。总体上,治理后叶绿素a较治理前有明显的下降趋势,表明湖北区总排干入湖水的污染物得到了有效控制,对乌梁素海水体污染控制与修复取得了一定成效,同时也显现出乌梁素海冰封期水体由于水体冻结使得污染物析出,致使冰下水体富营养化较其他时期严重。     

呼伦湖流域地表水与地下水离子组成特征及来源分析

通过对2017年4月连续采集的呼伦湖湖水、入湖河水、周边地下水与同年降水的主要离子进行水化学分析,结合呼伦湖流域水文地质资料,综合运用统计分析、相关性分析、Piper三角图、Gibbs图及离子比等方法分析了呼伦湖流域地表水与地下水主要离子组成特征及来源。结果表明,呼伦湖流域地表水与地下水水化学组成中优势阴离子为HCO_3~-与Cl~-,优势阳离子组成特征不同。其中,湖水与地下水主要由Na~+与Mg~(2+)组成;河水主要由Na~+、Ca~(2+)组成。湖水与河水TDS值变化范围分别为695~852 mg·L~(-1)与42~193mg·L~(-1),变化范围小,地下水TDS值变化范围为248~4610mg·L~(-1),分布差异明显。流域水体主要受碳酸盐与蒸发岩风化溶解共同作用控制,地下水TDS值变化主要受流域地质条件产生控制下的蒸发作用影响,蒸发作用强度为:呼伦湖湖水东岸地下水南岸地下水西岸地下水河水。呼伦湖流域水体中的离子的主要来源及其变化特征不受大气降水的控制,呼伦湖流域水体中NO_3~-与SO_4~(2-)的来源方式不同,研究区周围硝矿场的污染是导致部分地下水NO_3~-含量超标的主要因素,牧民存储草垛与牛粪堆的不合理方式也是造成地下水中NO_3~-污染因素之一。     

基于GIS的乌梁素海水体富营养化状况的模糊模式识别

利用基于MATLAB 7.0实现的模糊模式识别交叉迭代模型对2006年5—10月分布于乌梁素海各水体功能区的21个水质监测点的富营养化等级进行了模糊模式识别,并在GIS技术支持下,用Arcview的空间分析功能绘制富营养化等级识别结果、对富营养化状态影响权重最大的评价指标总氮(TN)含量和富营养化状态控制元素总磷(TP)含量对应的富营养化等级水体和地表水质等级水体的空间分布月变化Grid专题图.将富营养化状态变化及其分布区域与乌梁素海同期水质监测指标浓度变化及其分布区域进行对比分析及验证.结果表明,富营养化等级识别结果的时空分布与实际情况相符,能够比较准确地反映富营养化等级定量的时空变化趋势.      

呼伦湖冰封期N、P时空分布及富营养化特征

利用2015—2017年冰封期呼伦湖监测数据,对呼伦湖冰体(上层冰、中层冰、下层冰)及水体中N、P浓度的时空分布进行分析,并研究了富营养化状态指数、N、P以及Chl.a之间的相关关系.结果表明,近3年呼伦湖冰体中TN和TP的浓度不断增加,上层冰的水质已经超过Ⅴ类水质标准限值,同时受人类活动、外源输入以及湖体自身的影响,发现垂直方向上TN、TP浓度分布为上层冰下层冰中层冰;水体中TN、TP空间分布呈湖心区浓度低,四周浓度高的特点.由于水动力条件的原因使得DIP和DTP在冰层中浓度的垂直方向上满足先减小后增大;水体中DTP浓度范围在0.213—0.509 mg·L~(-1)之间,DIP浓度范围在0.109—0.432 mg·L~(-1)之间,空间分布与TP相似.在以Chl.a、TN和TP为参数,计算呼伦湖各个取样点水体综合富营养化状态指数后,得出其现处于轻度富营养化状态,并分析了Chl.a、TN和TP之间的相关性,发现Chl.a与TP的相关性好,相关系数为0.627,与此同时TN/TP的浓度在4.38—62.3之间,均值在24.49,表明呼伦湖属于一定程度的磷限制性湖泊.     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

乌梁素海低密度微塑料聚合物沉降规律

沉降是低密度微塑料聚合物在湖泊中的主要迁移过程.为探究乌梁素海中低密度微塑料聚合物的沉降规律,基于微塑料和悬浮微粒的相似和不同之处设计微塑料捕获器和沉降试验方法,定量描述不同形状和不同大小的低密度微塑料聚合物在乌梁素海的沉降过程.结果表明,各类型低密度微塑料聚合物沉降通量随风速变快而增大,其中形状为纤维状,各种尺寸（0.05～0.5、 0.5～2和2～5 mm）的低密度微塑料聚合物沉降通量与风速的相关性较好,相关系数变化范围为0.218～0.836.在不同点位处,不同风速下,形状为纤维状、碎片状、块状和薄膜状,各种尺寸（0.05～0.5、 0.5～2和2～5 mm）的低密度微塑料聚合物沉降通量变化范围分别为0～（1 458±284）、 0～（368±144）、 0～（71±37）和0～（85±65）n·（m²·d）^-1.在形状相同的情况下,大尺寸的低密度微塑料聚合物更容易沉积,而小尺寸的低密度微塑料聚合物更容易随水流迁移.在尺寸相同的情况下,纤维状和薄膜状的低密度微塑料聚合物更容易随水流迁移,而碎片状的低密度微塑料聚合物更容易沉积.     

河套灌区总排干沟过饱和溶解氧出现因素分析

水中溶解氧(DO)是衡量水质的一个重要参数,是指溶解在水中的分子态氧,它的饱和程度与空气中氧的分压,大气压和水温有密切关系;影响其含量的因素主要有:曝气作用、光合作用、呼吸作用与废弃物的氧化作用.     

基于MODIS数据遥感反演呼伦湖水体COD浓度的研究

以呼伦湖为研究区域,采用回归分析方法遥感反演水体COD浓度并进行水体水质评价。分别选取2012年8月5日和2013年7月2日13个取样点的实测COD浓度值并结合同1天MODIS影像,建立了基于MODIS遥感影像的半经验回归模型并进行验证,COD浓度估算值与实测值相关系数R=0.75。反演结果较好,说明应用MODIS数据对呼伦湖水体COD浓度监测有较好的适用性。利用模型反演2013年5—10月呼伦湖水体COD浓度时间序列分布,结合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》基本项目标准限值(COD)讨论呼伦湖水质,认为呼伦湖水体属于Ⅴ类水体。     

呼伦湖不同季节水质现状评价及主要影响因子分析

通过2014—2015年期间4次对呼伦湖水质进行监测,评价不同季节水体中TN、TP和Chla的时空分布特征及水体的富营养化状态,并分析影响水质变化的主要因素。结果表明,4个季节中呼伦湖水体中TN、TP质量浓度超标较严重,Chla质量浓度随季节变化明显。空间分布规律为TN由湖四周向湖心扩散再到四周;TP春、夏季基本保持稳定,秋—冬季由湖心向四周转移;Chla呈现由南—北—东—东北的变化趋势。呼伦湖春、夏、秋季呈现轻度富营养化,冬季呈现中营养化。水体主要受富营养化、盐化和有机物污染控制。