BP神经网络在流溪河水库径流量预测中的应用

流溪河水库是广州市的主要饮用水源地,所属地区降雨量年际变化大,不利于水资源的优化配置。对流溪河水库径流量进行预测研究,可为其水资源的优化配置提供科学依据。目前人工神经网络(ANN)技术在水文序列模拟预测中有较多的应用,本文根据流溪河水库1959~2000年水文数据,利用BP神经网络对径流量进行预测,从模型检验结果看,所建模型有较好的拟合效果和预测精度,说明神经网络在预测径流量方面有良好的实用性。     

高州水库水位上升期坝前深水区浮游植物群落的响应特征

我国南亚热带地区从5月初开始进入汛期,充沛的降雨导致入库和出库流量发生较大变化,水位升高,从而显著地改变水库的水文和水动力状态,进而影响水库水质和浮游植物群的结构.以位于广东西部(粤西)的大型水库——高州水库为对象,于2012年5-10月对水库供水区进行逐月分层采样,分析水库水位上升时期浮游植物在垂直方向的群落结构特征及其动态变化.结果显示,6-7月份为水位主要的上升期,一个月内水位上升4 m,经历了从低水位到高水位的快速转换,7月份之后水位趋于平稳.快速的水位上升改变了水体的温度结构和分层,导致混合层变浅且湖下层深度增加,进而改变光和营养盐可获得性及水体垂直pH值分布.水位上升前和上升后水体pH值、透明度、营养盐(氮、磷)浓度有显著差异(P0.05).浮游植物生物量主要由硅藻和绿藻门的种类所贡献,优势种由硅藻的种类向绿藻的种类演替:由梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、模糊直链藻(Melosira ambigua)转变为亮绿转板藻(Mougeotia laetevirens Wittrock),再到钝角角星鼓藻(Staurastrum retusum),pH值、溶解态磷和光的可获得性是影响浮游植物群落结构的主要因子.水位上升前、上升期间、稳定后的优势功能群分别为B、T和NA功能群,水体混合及其导致的光可获得性的改变是浮游植物功能类群发生改变的主要原因.研究表明,浮游植物群落对大幅的水位上升有明显的响应,因生境的改变出现明显的群落演替,而对小幅(1 m)的水位波动响应不明显.     

具有短水力滞留的小型富营养化水库浮游植物群落结构与动态

竹仙洞水库是珠海市对澳门直接供水的水库,也是拱北水厂的重要的水源地.于2006年4月到12月,每2月一次调查了竹仙洞水库水文、水质和浮游植物分布,分析了浮游植物群落季节动态特征.浮游植种类不多,5次采样共检到61种.在丰度上,浮游植物主要以衣藻(Chlamydomonas sp.)、小环藻(Cyclotella meneghiniana)、游丝藻(Planktonema sp.)和隐藻(Cryptomonas sp.)等优势种为主,在生物量上以绿藻和硅藻为优势类群.蓝藻在竹仙洞水库的相对优势并不明显.应用典范对应分析(CCA)对竹仙洞水库浮游植物与环境因子关系分析,环境因子中的pH值、水位、正磷和水力滞留时间对浮游植物的分布影响最大;而透明度和降雨量对其也有一定的影响.从种类分布状况看,衣藻、游丝藻、隐藻对水体中环境因子的敏感性明显高于其它种类,这些种类的相对丰度在低温、低水位和较长水力滞留时间的4月份较高;硅藻门的直链藻(Melosira spp.)、菱形藻(Nitzchia sp.)和裸藻门的梭裸藻(Euglena acus)3种细胞体积较大的种类分布主要受降雨量和透明度的影响,在6月、8月和12月具有较高的相对丰度.与其它热带-亚热带富营养型水库相比,竹仙洞水库的浮游植物群落具有种类相对较少、以绿藻丰度较大的特点;直径在20 μm以上的鞭毛绿藻和丝状绿藻以及细胞较小的硅藻门的小环藻是生物量的主要贡献者,短水力滞留时间是浮游植物群落结构与动态变化的关键控制因子.     

一座南亚热带中富营养水库夏季浮游植物群落的稳态平衡分析

于2009年7月23日~9月12日(共8周)研究了广东省大沙河水库湖泊区表层5 m水柱浮游植物群落结构和演替过程及其环境影响因子.降雨明显分为二个阶段,前4周降雨丰富,后4周降雨稀少;水体的透明度与水温也相应地分为二个阶段,但营养盐水平没有明显的变化.平均N/P为33,而可溶解磷浓度很低,说明浮游植物的生长受磷的限制较为强烈.浮游植物种类分析中共检到藻类64种,生物量变化为0.95~2.03 mg L-1,主要由绿藻、甲藻和蓝藻组成.1~5周浮游植物的总生物量变化较大,后3周总生物量变化相对较小.在整个采样期间,光角角星鼓藻(Staurastrum muticum)为第一优势种,弯曲角星鼓藻藻(Staurastrum inflexum)为第二优势种(二者约占总生物量的70%);在1~5周第三个优势种的种类和生物量有较大的变化,6~8周第三优势种为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)且前3个优势种的组成和生物量较稳定(共占到总生物量的80%以上),群落结构处于稳态平衡状态.降雨带来的干扰是影响浮游植物群落稳态平衡的主要因子.当降雨的干扰结束后,浮游植物之间通过1周左右的竞争,浮游植物群落达到稳态平衡.     

鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征分析

为揭示鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征,对水库代表性区域柱状沉积物样品营养盐及重金属含量进行测定,在此基础上综合分析了水库沉积物营养盐及重金属空间分布特征、磷形态组成及其对水质的潜在影响,并对表层沉积物重金属进行了潜在生态危害评价.鹤地水库3个样点沉积物总氮(TN)含量在2.314～2.427 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:湖泊区>过渡区>河流区,总磷(TP)含量在0.591～0.760 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:过渡区>湖泊区>河流区;重金属(Cu、Cr、Pb、Zn、Cd和Hg)平均含量分别为31.094、46.85、75.615、385.739、0.624和0.171 mg.kg-1,除Cr外,湖泊区重金属含量均高于过渡区.垂直剖面上,沉积物营养盐及重金属含量总体上均表现出表层富集的特征.鹤地水库沉积物磷形态以无机磷(IP)为主,IP又以铁铝结合态的NaOH-P为主,NaOH-P含量占到IP含量的80%以上,磷组成特点表明其具有较强的潜在释放能力.潜在生态危害评价中,以工业化前沉积物最高背景值为参比的评价结果表明单种重金属基本属于轻微到中度污染,综合生态危害指数(RI)表明鹤地水库沉积物尚处于轻微生态危害程度;而以广东省土壤元素背景值为参比的评价表明重金属Cd和Hg均已达到强到极强污染程度,其余重金属则处于轻微污染水平,沉积物重金属综合RI值达到强到较强危害程度,这与该地区红壤中Cd和Hg的环境背景值较低有关,尽管2种参比评价结果有所不同,但均表明重金属Cd和Hg污染较其他重金属严重,对RI值的贡献最大.     

广东省水库拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的分布特征及影响因子分析

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是热带亚热带地区的特征性蓝藻,具潜在的产毒能力,近年来因其向全球温带地区扩展而备受关注.本研究以广东省20座不同营养类型水库的历史数据(2010年的春季、夏季和冬季)为基础,重点考察拟柱孢藻在广东省水库的发生和分布状况.调查期间共发现19座水库存在拟柱孢藻,其种群生物量在0. 000 1~39. 740mg·L~(-1)之间,占浮游植物的0. 02%~97. 07%.拟柱孢藻具明显的空间及季节分布特征,粤西地区的出现率(77. 78%)高于珠江三角洲地区(66. 67%)和粤北地区(33. 33%),冬季的检出率(85%)高于夏季(70%)和春季(40%),分析表明水温是决定拟柱孢藻空间及季节变化的关键因素.拟柱孢藻在不同营养状态的水库之间出现率差异明显,富营养型水库的检出率(81. 48%)显著高于中富营养型水库(66. 67%)和贫中营养型水库(33. 33%),冗余分析(RDA)结果表明拟柱孢藻生物量与总氮(TN)、营养状态指数(TSI)呈正相关,与可溶性无机氮(DIN)、可溶性活性磷(SRP)及透明度(SD)呈负相关,推测高氮、低磷、低透明度的环境条件有利于拟柱孢藻形成优势.     

基于rpoC1基因的微囊藻属分子系统学研究

测定了广东省9个水库4株铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa、5株水华微囊藻M.flos-aquae和4株未定种微囊藻rpoC1基因部分序列,结合GenBank下载的日本5个水体11株铜绿微囊藻、5株绿色微囊藻M.viridis和5株惠氏微囊藻M.wesenbergii间源序列,进行序列分析.结果显示,34株微囊藻存在21种基因型,序列相似性达97.6%～100%.在邻接树上不同形态种和不同地理来源的藻株混杂在一起,没有形成明显的谱系结构和地理结构:同一形态种藻株可能具有不同的基因型,而相同基因型的藻株可能是不同的形态种;从同一水体中分离的微囊藻具有不同的形态种和不同的基因型,而不同水体分离的微囊藻有时又具有相同基因型,表明rpoC1基因序列无法区分形态种和地理株,支持Kondo和Otsuka提出的暂将铜绿微囊藻、水华微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻等归为铜绿微囊藻复合种的分类处理.     

Phaeocystis globosa核糖体大亚基(28SrDNA)的序列分析与分类学意义

对一株Phaeocystisglobosa的28SrDNA基因序列测定,共得到碱基大小为1795bp的两个序列片段,其中序列一的长度为970bp,序列二的长度为825bp。将Ph.globosa与Ph.antarctica和Prymnesiumpatelliferum同源序列进行对比,发现Ph.globosa与Ph.antarctica仅在序列二中有一个碱基插入/缺失,同源性为99.99%,而与Pr.patelliferum相比,有7处插入/缺失,碱基总变异率为6.13%;研究发现序列一中有一个比较明显的高度保守区和两个高变区;序列二中有两个比较明显的高变区、一个保守区和一个高度保守区。对28SrDNA基因RNA二级结构分析发现,DNA序列保守区在RNA二级结构上也非常保守,与DNA序列分析结果一致,都证明28SrDNA基因只适用于种以上水平的分类研究,不宜用于种间和种下水平的研究。     

红土复合聚合氯化铝以及三氯化铁去除水华藻类的研究

采用红土复合聚合氯化铝（PAC）以及三氯化铁（FeCl3）制得的复合絮凝剂对水样中的藻类絮凝沉降效果进行了研究。结果表明,与PAC复合FeCl3混凝剂不同,红土的加入可增加絮体的密实度,加快絮体沉降速度,沉淀后的絮体在微扰动下不再漂浮上升从而有效提高除藻效果。采用正交试验探讨了复合絮凝剂除藻的最优配比,用混凝剂（红土：PAC：FeCl3=50mg：8．75mg：17．5mg）处理水样,1h后水样浊度由22．35NTU降至1．85NTU,浊度去除率为91．72％。讨论了温度、pH值等因素对除藻效果的影响,并对除藻机理进行了初步的探讨。     

南亚热带中小型水库沉积物中磷的形态与释放特征

以珠海6座典型中小型供水水库为研究对象,通过对水库沉积物中磷形态和释放速率的测定,分析这些水库沉积物中磷形态特征和释放速率及它们与水体磷的关系,了解库容和调水对沉积物中磷形态特点和释放速率的影响.从库容来看,小型水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于中型水库,且小型水库以无机磷为主,中型水库以有机磷为主.小型水库表层底泥的磷释放速率明显高于中型水库.从调水方式来看,抽水水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于非抽水水库且自表层向下大多有递减的趋势,层间波动较大,说明调水入库河流污染日趋严重以及水库调水量增长,沉积物中磷的含量有增加趋势.6座水库沉积物中PO4-P的释放速率与上覆水体TP的增加量以及沉积物中NaOH-P OP含量呈显著的相关性(r>0.80,p<0.05),说明底泥磷释放对水体中TP有很大贡献,而释放的PO4-P主要来源于沉积物中NaOH-P和OP.