基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

南淝河表层水中重金属空间分布、污染评价及来源

根据南淝河丰水期和枯水期水质的调查数据,采用单因子水质指数法和改进后的模糊综合评价法对水中重金属元素的污染进行了评价,确定了主要污染因子和优先控制断面,并利用主成分分析法对重金属污染进行了溯源分析。结果表明:Cr、Cu、Pb的含量平均值均为枯水期高于丰水期,而As、Cd的含量平均值均为枯水期低于丰水期。单因子水质指数法评价结果显示南淝河重金属污染的主要污染因子是Cd,丰水期和枯水期各采样点Cd的含量均达到地表水Ⅴ类水标准,最高值达到地表水Ⅴ类标准值的2.6倍。改进后模糊综合评价法评价结果显示南淝河水质丰水期基本属于地表水环境质量标准Ⅱ类水标准,潜山北路大桥断面污染最严重,属于优先控制断面,枯水期各断面水质均属于Ⅲ类水标准,整体上南淝河水质达到了水体功能区目标。主成分分析法结果显示,南淝河重金属污染的主要来源是流域内的农药化肥、机械制造和电镀行业的废水以及河道的行船。     

基于重置成本的流域生态补偿标准研究——以小清河流域为例

流域生态补偿作为我国生态文明建设的重要组成部分,是解决我国流域水污染、流域生态与经济发展矛盾问题的有效手段。流域生态补偿机制构建和运行的关键为补偿标准的确定。文章采用综合水质标识指数(WQI)对流域水质进行评价,通过与协议水质指标的比较判断各区域的补受偿方向。随后考虑污染物不同浓度处理时的难易程度,以全国76家典型污水处理厂的直接处理成本数据为样本,构建了基于重置成本的差异化生态补偿标准模型,并以小清河流域为例对各区域的补偿金额进行测算。结果表明:(1)污染物的去除难度随其浓度的降低而不断增加,在恢复至同一标准的前提下,单位COD和氨氮的处理成本分别与其进水浓度呈幂函数关系;(2)以COD和氨氮为评价指标,2016年小清河流域整体水生态环境质量较差,5个交界断面的水质均为Ⅴ类水质标准,负外部性明显,都需要对各自的下游进行补偿。其中上游济南段综合水质标识指数为5.822,污染最为严重;(3)综合流域各区域的保护和污染贡献,将上游的补偿额与支付给下游补偿额相加抵消后,2016年小清河流域各区域的最终补受偿数额分别为:济南需支付1 128.22万元,滨州邹平需支付2 784.48万元,淄博需支付1 703.68万元,滨州博兴需支付1 744.05万元,东营需支付149.77万元。补偿结果反映了小清河流域水质的真实状况,体现了补偿标准的差异性,为流域生态补偿标准的计量提供了新的思路。基于重置成本的补偿金额可作为补偿标准的下限,实际应用时,可适当增加数额,进一步激发流域居民进行生态保护的积极性。     

我国主要流域水质污染状况呈逐年好转趋势

据中国环境监测总站最新监测结果显示 ,2 0 0 2年长江、珠江等主要流域水质污染状况有所好转。2 0 0 2年七大水系干流和主要一级支流国控监测断面 ,一至三类水质占 48.6% ,与 2 0 0 0年相比提高了 7.4个百分点 ;与1998年相比提高了 16.5个百分点 ,呈逐年好转趋势。七大水系中 ,长江、珠江水质较好 ,淮河水质有所改善 ,而辽河和海河水质污染较重。各流域按照污染程度由重到轻排序依次为 :海河、辽河、松花江、黄河、淮河、珠江、长江 ,各流域主要污染指标为氨氮和高锰酸钾指数 ,其中各流域干流水质稍好于支流水质。另外太湖、巢湖和滇池的富…     

漫湾电站建成后澜沧江下游水质变化

随着澜沧江流域水电资源的开发,其水质变化及其跨境影响,越来越受到下湄公河流域国家及许多国际组织的关注。以漫湾电站为例,利用澜沧江下游1988～2002年6个断面、21个项目的水质监测资料,采取对比分析法,评价分析了漫湾电站建设和运行15年来,整个下游干流的水质状况和主要污染物变化趋势。结果表明,漫湾电站的建设和运行,目前对澜沧江下游干流水质总体还没有明显影响,但漫湾水库受重金属等污染物的污染,水库水质趋于下降。主要污染物M\-nO\+-\-4指数、NH\+-\-4 N、Hg、Pb和Cd的污染呈下降趋势;TP的污染有所加重。重金属Pb、Cd的污染主要集中于嘎旧（漫湾）断面和景临桥断面;M\-nO\+-\-4指数、TP和NH\+-\-4 N产生的有机污染主要集中在版纳水文站断面和勐罕渡口断面;澜沧江出境断面关累水质良好,基本达到该断面水环境功能要求。     

苍南县流域水环境评价及污染防治对策

浙江苍南县江南河网地区工农业发达,人口密集,污染日益严重,水环境安全已经成为发展当地经济和保障人民生活的首要问题。根据浙江苍南县环境监测中心1996到2001年对全县平原河道13个监测断面的水质监测数据和基础资料,应用单项指标达标率评价方法对苍南县地表河网水质进行了现状和发展趋势评价。结果表明：横阳支江水系的主要监测断面类别为Ⅱ、Ⅲ类,基本能够保证生活饮用水质量。萧江塘河水系和江南河网、甘宋溪水质类别均为劣V类,由于工业污水直接排放,江南河网地区水质污染尤为严重。最后根据河道水质污染特征和存在问题,从流域水资源保护体制、水环境规划和保护等方面提出了相应综合防治对策。     

阳澄西湖叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系

根据2015年3月~2016年2月对阳澄西湖水体叶绿素a和水质理化因子的逐月监测结果表明,阳澄西湖叶绿素a浓度存在着明显的季节变化,其全年变化范围为11.93μg/L~66.67μg/L,平均值为27.54μg/L±20.34μg/L。最小值出现在2016年1月,最大值出现在2015年8月。叶绿素a在空间分布上也存在着差异,叶绿素a在断面Ⅰ浓度最高,其次是断面Ⅱ和断面Ⅳ,断面Ⅲ最低。根据综合营养状态指数法计算阳澄西湖营养状态,得出综合营养状态指数范围为50.7~59.3,年平均值为55.6,水体总体处于"轻度富营养"状态。综合pearson相关系数和逐步回归方程,结果表明叶绿素a与水温呈极显著正相关,与溶解氧呈极显著负相关,与透明度呈极显著负相关。结合生产实践对阳澄西湖总氮(TN)、总磷(TP)和氮磷比(N/P)取对数进行pearson相关性分析并建立一元线性回归方程,结果表明叶绿素a浓度与总氮无相关关系,与总磷呈极显著正相关,与氮磷比呈极显著负相关,阳澄西湖可能是一定程度的磷限制湖泊。     

基于大型底栖动物的青弋江河流健康评价

基于大型底栖动物群落结构进行水域生态系统评估是区域水环境监测的有效手段。研究于2021年7月对青弋江流域10个河流采样点的大型底栖动物进行了生物采样以及水体理化因子监测,采用生物环境分析和丰度/生物量比较曲线等方法研究了大型底栖动物群落结构特征及其与环境的关系,并应用水生态环境质量综合指数(WQI)对流域内河流健康状况进行了综合评价。结果表明：青弋江流域内河流大型底栖动物群落组成以水生昆虫和软体动物为主,直接收集者为主要功能摄食类群,主要优势种为中国圆田螺、纹石蛾、日本沼虾以及方形环棱螺。群落多样性良好且具备明显的空间异质性。生物环境分析表明,解释大型底栖动物群落结构差异的主导因子为溶解氧、河宽、水温、化学需氧量、流速、总磷和水深。最佳因子组合为溶解氧、总磷、化学需氧量。丰度/生物量比较曲线显示多个点位受到不同程度的干扰。由WQI指数分析可得流域内水质较好,除了个别点位外,整体处于健康及以上状态。相较于生物评价和理化因子评价,WQI指数评价法能够综合反映流域健康状况,更具适用性。     

浙江青山水库浮游植物群落结构变化及与环境因子的关系

于2009年按季度对浙江省临安市内的青山水库进行调查,测定了水体环境因子、浮游植物群落,采用营养状态指数法对水库水质现状进行了分析和评价,并探讨了浮游植物与环境因子之间的关系。结果表明:青山水库处于轻度富营养化和中度富营养化之间,水库入库处营养状态综合指数高于库中和大坝处。调查期间共发现浮游植物7门40属89种。不同季节浮游植物主要优势种类不同,春季以硅藻、隐藻和甲藻为主,夏季以蓝藻和绿藻为主,秋季以蓝藻、硅藻和隐藻为主,冬季以硅藻和隐藻为主。相关分析表明,青山水库浮游植物密度与出入库流量和透明度呈显著负相关,与总磷呈显著正相关。典范对应分析(CCA)表明,出入库流量、水温、溶解氧和营养盐是影响水体浮游植物分布格局的重要环境因子。     

鄱阳湖乐安江流域非点源氮污染时空变化特征分析

乐安江是影响鄱阳湖水质的一条重要河流,近年来非点源污染迅速增加,水质呈下降趋势。运用GIS手段建立了研究区非点源污染的基本空间信息库,在野外水样监测和土地利用调查的基础上,分析了乐安江流域非点源氮的时空变化特征。氮的流失主要以可溶态形式,TN和DTN全年变化剧烈,在12月份普遍较高,4月份次之,9月份最低。在监测各月份乐安江流域TN浓度的范围为0.09~1.359 mg/L,水质属中营养水平。NO3-N浓度平均值为DTN的65%,是DTN流失的主要形态,其时空分布与TN具有明显的相似性;在丰水期4月份,NH3-N的平均浓度为全年最低水平,平水期9月份NH3-N平均浓度为三氮之首;NO2-N全年含量最低。各种形态的氮浓度在空间上从上游向下游基本呈增加趋势;西南部地区各种形态的氮浓度普遍高于东北部地区,说明上游水质普遍好于下游水质。     

三峡水库水质移动监测指标筛选方法研究

三峡水库水质移动监测体系构建对提升库区整体水质监测能力具有重要意义,其基础工作是科学筛选适合移动监测的水质指标。从三峡水库水质监测现状出发,分析三峡水库水质移动监测需求,并根据其水环境状况与移动监测特点,制定三峡水库水质移动监测指标选取原则。通过分析目前指标筛选的经典数学方法,并根据其不同特点与适用性,选用德尔菲法对水质移动监测指标进行初次筛选、主成分分析法进行第二次筛选,构成一套将定性筛选与定量筛选相结合的方式作为三峡水库水质移动监测指标选取方法,并以三峡库区长江干流典型断面江津大桥为例,用上述方法筛选出该断面移动监测指标为总氮、总磷、溶解氧、氟化物、铜、pH、COD、BOD、高锰酸盐指数、石油类、氨氮、汞、挥发酚与砷。研究结果可为三峡水库水质移动监测工作提供前期基础和理论支撑     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象,基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区,运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成,借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段,分析土地利用构成与水质指数间的相关关系;并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明,巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响,且受地形因素影响。其中,建设用地对河流水质恶化具有明显作用;河流沿岸林地布局能显著改善水质,尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感;耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义,并为同类研究提供借鉴     

金华江支流白沙溪附生硅藻群落结构及影响因子研究

于2010年5、8和11月,2011年2月,分别采集了金华江支流白沙溪4个断面附生硅藻样品,分析其硅藻群落结构及物种多样性,并利用多样性指数对水质进行了生物学评价;同时,应用典型对应分析揭示白沙溪硅藻群落结构与环境因子之间的关系。结果表明：（1）共鉴定附生硅藻92种（含变型和变种）,隶属于2纲19科31属;多样性指数为140~248,总平均为189;均匀度指数为012~038,总平均为023;（2）硅藻群落结构呈现出季节上的变化。在季节变化上,物种丰富度及多样性指数以夏季（8月）最高,而以春季（5月）最低。白沙溪水体总体为α 中污水体;（3）典型对应分析结果表明,氨氮、水温和pH是影响白沙溪附生硅藻群落分布的主要因素,硅藻群落结构随着这些环境因子的变化表现出一定的空间差异     

基于全排列多边形综合图示法的水质评价

针对水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性,为对各级指标进行综合评价,提出了全排列多边形综合图示评价方法.该方法综合考虑了各级指标临界值对综合指标的放大和紧缩效应,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理.该方法与主成分分析法相比,能够克服主成分分析法要求影响水质的各项指标之间的关系都为线性关系的缺点.为有效地评估南水北调东线源头承质情况,建立了基于全排列多边形综合图示法的南水北调东线源头水质评价模型.最后,以长江芒稻河断面和中泓两个断面2001-2008年的水质监测数据为例对模型进行验证,结果表明:2001-2008年中泓断面的水质基本满足《地表承环境质量标准》(GB3838 - 2002)中第1类水质评价标准,而芒稻河断面的水质基本满足第Ⅱ类水质评价标准.总体上,中泓断面的水质优于芒稻河断面的水质,近年来,由于受工业或生活污水影响,两断面的水质状况都呈逐年恶化的趋势.     

模糊数学在水质综合评价中的应用

水质评价是环境管理的一个重要方面。污染程度是一个模糊概念，在实际工作把离散的质量级别进行连续性处理。模糊数学在水质评价中得到广泛应用。以长江干流段2004年1月至2004年12月的水质监测资料作为依据，运用模糊综合评价方法对水质进行了分级评价。结果显示，所评价的长江干流段水质为地表水标准中的Ⅱ类水。在2004年1月至2004年12月的时间段内，长江水质综合指数在2．0至2．6之间变动，2004年2月和8月水质综合指数最多为2．6，水质随时间的变化较平缓。在所评价的长江5个断面中水质综合指数都小于3．0，其中湖南岳阳城陵矶水质综合指数最高为2．6，其主要的污染物为CODMn，江苏南京林山水质综合指数最小为2．0。     

基于跨区域水质水量指标的流域生态补偿量测算方法研究

生态补偿量测算方法研究是国内外流域生态补偿领域研究的重点课题之一。本研究提出的基于河流水质水量的跨行政区界的生态补偿量计算办法，将实行统一的流域和区域综合环境管理纳入到流域地区政府的责任范围内，即将流域水体行政区界河流水质和水量指标设定为生态补偿测算的综合指标值中。本研究首次尝试应用“综合污染指数法”进行流域生态补偿的水质评价，并提出依据水权和对全流域GDP的贡献度或比率的方法进行流域水流量的测算。同时，提出跨区域流域生态补偿量测算的原则、模式、流程及计算模型，并结合实例进行了理论上的测算，解决了流域生态补偿中利益主体责任不清的弊端和补偿执行不力的缺陷，并为流域生态补偿的有效实施提供了执行的方法和依据。     

基于Mann-Kendall法的三峡库区长江干流入出库断面水质变化趋势分析

三峡大坝对三峡库区水生态环境的影响广受国际关注,水质问题关乎三峡库区生态环境安全和社会经济发展。基于中华人民共和国生态环保部发布的2004～2017年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水质因子(DO、高锰酸钾指数和氨氮)监测数据,采用Mann-Kendall非参数统计检验法分析水库水质变化趋势。结果表明:入库和出库断面DO均保持Ⅰ级水质标准,均呈不显著下降趋势;入库断面高锰酸钾指数呈上升趋势,氨氮呈下降趋势,近年均保持Ⅱ级水质标准;出库断面高锰酸钾指数和氨氮呈显著下降趋势,近年保持Ⅰ级水质标准。相对于入库断面,出库断面水质在逐步改善,近年出库断面水质优于入库断面。突变趋势分析结果表明:入库断面各项水质因子均存在不显著的突变,突变时间主要发生在2005年和2008年;出库断面水质因子无突变,表明出库断面水质维持状况比入库断面平稳。库区水体中DO、高锰酸钾指数和氨氮含量与水情特征和库区生产生活方式密切相关;水库水位抬高,水流速度下降和泥沙沉积,有利于污染物沉入底泥。三峡水库水质维持及改善需要控制和削减农业面源污染、工业污水排放、城镇生活污水排放和船舶污染排放。     

三种气象干旱指数在四川省的适用性分析

受气候和地形等多种因素影响,气象干旱指数在不同地区有着不同的表现.位于长江上游地区的四川省地貌条件复杂,气候类型多样,在使用气象干旱指数进行干旱监测前需要评估其适用性.利用四川省34个气象站点1987～2016年间日降水和日平均气温数据,基于SPI、SPEI和2017年新版国标文件中增加的MCI指数,利用时间序列和空间插值等方法主要对四川省1987～2010年间的干旱过程和干旱年份进行了分析,借助建立的RMSE指标和评分法重点研究了多时间尺度指数反映的干旱强度、干旱范围等与实际旱情的符合度.结果表明:(1)总体上MCI最好,SPI与SPEI效果接近;具体月尺度上,MCI、SPI3(3个月)、SPEI 3(3个月)是适用性排名的前三位.(2)川东部盆地适合用MCI,川西南山地适合用SPEI 3,川西北高原适合用SPI 6(6个月)或SPI 1(1个月).(3)SPI、SPEI、MCI指数在川东部盆地的监测误差最小,川西南山地次之,川西北高原最大.     

三峡水库水质变化趋势研究

为全面研究三峡水库蓄水之前至175 m蓄水运行期库区水质变化趋势和因蓄水导致水文条件变化后悬浮物、高锰酸盐指数、总磷等主要污染因子变化及其相互关系,通过对2000~2015年三峡水库水体水质状况进行分析,得出如下结论:三峡水库干流水质较好,其受水期及水库蓄水调度影响明显但逐渐减弱。受蓄水导致的水流条件变化、上游来水、支流汇入及沿程点面源污染等因素影响,干流沿程各断面水质变化趋势不完全一致;除清溪场和沱口断面外,从库尾到库首水质评价结果优于Ⅲ类的比例总体呈上升趋势。受蓄水影响,御临河、小江、大宁河及香溪河河口断面水质均呈下降趋势。三峡水库上游来水悬浮物含量变化与水期存在较好相关性,但自2013年开始上游来水各水期悬浮物含量均下降,悬浮物通量较2013年之前平均降低约80%。水库库中、库首断面近年来悬浮物含量在丰水期和平水期下降,其后逐渐趋于稳定,枯水期变化不明显。蓄水后主要支流河口悬浮物含量大部分时段低于库区干流同期,上游支流河口断面悬浮物含量受水期影响较库区中下游支流河口明显。干支流各断面高锰酸盐指数和总磷在各水期变化趋势各异,上游断面丰水期变化较下游断面明显;随着蓄水进程,各断面高锰酸盐指数和总磷在平水期和枯水期之间、断面间差异越来越小。悬浮物含量与高锰酸盐指数、总磷等参数之间存在一定的相关性,但在较长时间范围,不能通过拟合等手段将水样一种状态的测定结果推出样品另一种状态近似检测结果。     

基于线性变换的水质综合评价方法

对于多个因子的水质综合评价存在很多不同方法,尚未形成公认的权威评价方法。因而,对水质综合评价方法进行探索有利于积累研究经验,丰富方法手段。在把数据向[0 1]区间标准化的基础上,通过线性空间变换,把水质样本数据与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)数据转换到同一线性空间。计算水质样本数据向量与5类水质划分等级标准数据向量的欧式距离,把欧式距离的最小值作为水质类别辨别的依据,最终得到水质的综合评价结果。借由已经公开发表的19个断面水质监测数据,运用大型工程计算软件Matlab 2010b进行计算,并与变权欧式距离模型、灰色聚类法、模糊综合指数法和BP神经网络法的评价结果相比较,符合性较好,验证了线性空间变换法应用于水质综合评价的科学性和合理性。方法可用于水质综合评价。在不对污染因子进行加权的情况下,基于线性变换的水质综合评价方法,获得的评价结果较轻。对于被评价为同一类水质的不同监测断面,可以借助"评价单元与5级水质标准的欧式距离矩阵",对评价单元水质差异进一步辨识。