基于改进输出系数模型的非点源污染评估及关键源区识别：以北运河上游流域为例

非点源污染对水生态环境威胁极大,定量解析非点源污染空间分布特征和准确识别关键源区是实现其高效精准治理的基础.输出系数模型广泛应用于非点源污染的模拟,但该模型忽略污染物迁移过程中的损失量,需要进一步改进.以北运河上游流域为例,通过对非点源污染物迁移物理过程的模拟,量化产流、产沙和下渗过程中污染物的损失率改进输出系数模型,并分析Johnes、常用和改进输出系数模型的模拟精度,探究3个输出系数模型对非点源污染空间分布特征和关键源区模拟结果的影响.结果表明：(1)改进输出系数模型模拟误差(-6.79%)明显低于Johnes模型(50.44%)和常用模型(-84.01%),显著提高了非点源污染模拟精度.(2)不同输出系数模型得到的非点源污染空间分布特征和关键源区存在较大差异,改进的输出系数模型模拟结果更符合流域非点源污染特征.流域非点源污染呈西北部低东南部高的空间特征,城镇用地和耕地是主要污染源.(3)基于改进输出系数模型确定的流域非点源污染关键源区主要分布在昌平、沙河、史各庄、温泉乡北部和马连洼街道西部等区域,占流域总面积6.71%.研究可为缺资料地区的非点源污染评估和治理提供更有效的工具支撑...     

海岸带陆海气氮磷污染协同治理:监测、模拟与决策

陆海统筹已成为美丽海湾建设和海岸带可持续发展的关键战略。其中,陆海气氮磷污染协同治理是持续改善近岸海域生态环境质量的关键,但其缺乏理论指导与技术支撑。梳理了陆海气环境介质与界面过程的监测、模型(流域-河流模型、河口-近海模型、大气沉降模型等)的研究现状、技术难点和发展趋势。为加快推进流域-海域综合治理,亟须建立陆海气氮磷污染监测-模型-评估-决策体系。建议加快陆海气界面氮磷通量监测技术开发与应用,构建陆海气集成或耦合模型,在不同时空尺度上探究氮磷污染来源、主要输移通道、跨界面过程和机制。提出了未来研究重点:1)基于监测与模型提升海岸带生态系统的科学认知;2)构建陆海统筹视角的富营养化评估与生态系统健康评估方法;3)创新分区分类环境容量核算与分配方法;4)研究海岸带环境污染多目标治理优化方案;5)开展海岸带社会-经济-环境系统互馈模拟与多主体协同决策,助力生态环境治理能力现代化。     

人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应研究进展

明确人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应极为重要,可为流域高质量发展提供支撑。从流域水土环境历史演变特征、流域水土环境演变过程机理、流域水土环境效应评估三个方面概述了国内外针对人类活动影响下流域水土环境演变规律和环境效应方面的研究现状及其发展动态,分析了目前研究的不足,并指出未来的研究应从流域整体的角度出发探讨流域水土环境演变规律及人类活动对其的影响,同时关注流域水土环境演变的未来影响。     

基于MCR模型的漓江流域生态安全格局构建

以典型喀斯特地貌的漓江流域为研究单元,基于景观生态风险度和景观连通性指数提取生态源地,在最小累计阻力模型和重力模型的帮助下识别潜在生态廊道和潜在生态节点并进行赋级,最终结合流域山水林田湖草沙一体化治理工程构建区域生态安全格局.结果表明:①流域景观生态风险呈“中部南部高、东部北部低”的空间特征,较高、高风险区占流域面积43.34%.②流域内存在5个生态源地,主要为林地和自然保护区,总面积达1689.05km²,占流域总面积28.99%.③识别潜在生态廊道6条和潜在生态节点38个,集中分布在灵田镇附近.④参考生态阻力面和未来规划,构建漓江流域为“生态保育、修复、管控一体,廊道带建设并行”的生态网络格局;此外为保证廊道带的顺利建设,在区县尺度上对灵川、兴安两地给予更多的生态补偿资金及技术支持.研究可为漓江流域生态系统功能提升及国土空间保护修复提供科学指导.     

艾比湖流域气溶胶光学厚度时空演变及影响因素

气溶胶光学厚度(AOD)描述了气溶胶对光的衰减作用,并在一定程度上反映区域大气污染程度.本研究以2000年～2015年长时间序列MOD09A1数据为本底,在生成查找表的基础上,采用深蓝算法(DB)对艾比湖流域2000年～2015年Landsat TM/ETM+/OLI数据进行AOD遥感估算,分析艾比湖流域AOD时空变化特征,结合环境变量选用随机森林模型(RF)对AOD进行预测及因子贡献度排序.结果表明:①艾比湖流域AOD呈现显著的季节性变化特征,AOD值春季(0. 414)夏季(0. 390)秋季(0. 287),其中春季变化幅度最大.②艾比湖流域平均AOD为0. 374,年际变化整体表现为上升趋势,但在2010～2015年间AOD增加较快,年际增幅达到32. 32%,表明该流域近15年间的大气污染不断加剧,近5年尤甚.③艾比湖流域AOD空间分布从艾比湖北部到南部呈阶梯式上升变化,其中,精河县污染最为突显,AOD值达到0. 483.④RF模型对AOD的预测效果较好,R~2=0. 866,RMSE=0. 042,其中蒸散发对艾比湖流域AOD影响最为显著.     

基于自组织映射与随机森林耦合模型的流域水质空间差异性评估

流域水环境质量空间分布特征分析是推进流域精细化管理的基础.本研究基于流域特征指标与水质的关联性,以子流域为分析单元,利用自组织映射人工神经网络模型（SOM）对苕溪流域水质数据聚类分析为3类后与随机森林模型（RF）进行耦合,对全流域水质进行了空间差异性评估.研究结果显示,上游山地区域水质较好,而平原河网人口集聚区的COD_Mn、NH₃-N及TP浓度较高,山地与平原过渡地带水质则主要受到COD_Mn和TN的影响.采用自然环境、社会经济及土地利用/覆盖指标作为流域特征进行水质分级模式识别,SOM与RF模型耦合模型的准确率稳定在80%左右;在对强相关性特征进行筛选识别后,将蒸发蒸腾量、坡度、人口密度、大于10℃积温、旱地占比、城镇用地占比及景观多样性指数为作为输入特征,准确率可达83%,可以有效地开展全流域水质分级评估.     

滇池流域水污染防治财政投资政策绩效评估

滇池流域水污染防治巨额的治理投资尚未带来根本性的水质改善,因此,开展滇池流域水污染防治财政投资政策绩效评估研究,对提高投资资金的效益和效率具有重要意义.为此,本文利用数据包络分析(DEA)的方法,应用数据包络C2R模型和BC2模型,对2001—2012年滇池流域水污染防治财政投资政策绩效进行了评估.结果表明,2001—2012年滇池流域水污染防治投资综合效率值均值为0.708,总体效率水平不是很高,且只有2001年、2006年和2010年DEA有效,DEA无效年份中2011年效率值最低为0.441;影响滇池流域水污染防治投资综合效率的主要因素为城镇污水处理率和滇池综合营养状态指数(外海),同时,工程治理投资和面源污染治理投资存在较多冗余.因此,未来滇池治理可适当调整工程治理和面源污染投资金额,进一步提高城市污水的收集和处理率,以减少污水的排放和降低入湖污染负荷.     

北京市北沙河小流域非点源氮、磷负荷估算与源解析

选取北京市北沙河小流域为研究对象,将非点源污染物分为溶解态和吸附态2类,采用降水径流模型〔径流曲线数模型(SCS-CN)〕、土壤侵蚀模型〔修订的通用土壤流失方程(RUSLE)〕和污染物输出负荷模型,对北沙河小流域非点源氮、磷负荷进行估算,探讨不同土地利用类型产生的氮、磷负荷的空间分布特征.结果表明:北沙河小流域非点源总...     

系统电磁环境效应要求和试验评估研究

目的提高武器系统适应日益复杂的电磁环境,提升装备的作战效能,提出合理的系统电磁环境效应要求,并开展试验评估,以验证指标是否得到满足。方法采用基于使用需求和标准分析的方法,针对系统级电磁环境效应的复杂性和特殊性,通过对电磁环境效应要求和标准的分析,提出采用建模仿真,预测电磁环境,开展缩比模型、1︰1模型试验验证等方法确定电磁环境效应指标和要求。结果提出了系统内自兼容、系统间兼容性和系统与外部电磁环境3大类14小类的系统电磁环境效应要求,分析了每项电磁环境效应要求对四大类典型系统的适用性,提出了开展系统电磁环境效应试验的方法和流程,为开展装备系统级电磁环境效应工程研制、试验和评估提供了技术支撑。结论采用提出并确定系统电磁环境效应要求和试验评估方法,实施武器系统的电磁环境效应控制和评估,对装备使用性能的充分发挥具有十分重要的意义。     

基于改进二元语义的配电网工程应急能力评估

为实现对配电网工程应急能力的科学评估,提高电力系统应对突发事件的能力,建立了基于改进二元语义的配电网工程应急能力评估模型。首先,在借鉴相关研究成果的基础上,结合配电网应急业务的特点,从四个方面构建了配电网工程应急能力评估指标体系;然后,采用区间数特征根法(IEM)确定评价指标的权重;最后,利用改进二元语义的配电网工程应急能力评估模型对某配电网工程的应急能力进行计算与评估。结果表明:该模型的评估结果与实际情况基本相符,能够快速、真实地反映配电网工程的应急能力水平,可为配电网工程的应急管理提供依据。     

基于SEM模型的热环境时空特征及影响因素分析:以西安都市圈为例

城市热环境是评价城市生态环境的重要指标之一,直接关系到居民健康及城市经济可持续发展,但目前研究缺乏自然和人文多维因子对热环境的影响路径分析.基于西安都市圈2020年MODIS MYD11A2地表温度数据,辅以气象、地表因子和人类活动等数据,综合利用ArcGIS空间地统计分析、冗余分析（RDA）和结构方程模型（SEM）,研究城市热环境在不同季节的时空分布特征,揭示城市热环境的主要影响因素并量化其直接和间接效应.结果表明:①西安都市圈的地表温度呈现北高南低,自城市中心向四周递减的空间格局,夏季热环境污染最严重.②冗余分析表明影响热环境的主要因素为:气温、不透水地表、植被和降水.③SEM结果显示,气象、地表和人类活动因子对城市热环境的直接影响显著并占主导地位,气温、不透水面和兴趣点密度对热环境有显著的直接正效应（0.10~0.33）,水体、降水和植被对热环境有显著的直接负效应（-0.29~-0.25）.人类活动对夜晚地表温度的直接影响力高于地表因子和气象因子,提高经济效益有利于缓解城市热环境效应.以上结果可为城市热岛局地气候变化研究和绿色生态宜居城市环境建设提供科学参考.     

面向水环境现代化治理的绩效评估与优先区识别——以九龙江流域-厦门湾为例

以福建省九龙江流域-厦门湾为例,构建了水环境治理绩效评估框架进行综合评估.结果显示,2011~2018年九龙江流域-厦门湾的水环境治理经历3个阶段,治理水平逐步上升,但存在陆源氮磷输入控制有待进一步加强、自然海岸生态修复亟需统筹等问题.结合InVEST模型、克里金插值等方法,借助污染物“源-汇”空间分析手段识别治理优先区,发现厦门岛排污口为氮磷输出主要点污染源、流域东南区域为主要面污染源,而厦门湾西海域是承接污染物的主汇区.进而提出源汇空间绩效科学评估、陆海统筹社会-生态系统监测与管理、适应自然的生态工程解决方案等现代化治理对策.     

三峡库区地质灾害治理工程效果评估系统设计与实现

地质灾害治理是一项系统工程,其效果评估更是一个复杂的综合分析过程。本文在对地质灾害治理工程效果评估方法进行研究的基础上,应用综合评估模型设计了三峡库区地质灾害治理工程评估系统,并通过对数据进行集成与规范化处理,创建了系统数据库,最终实现了对地质灾害治理工程效果的分析与评估。实际应用表明,该系统在相关数据完整、规范、准确的情况下,能对地质灾害治理工程的效果作出科学、准确的评估。     

长三角典型城郊流域生物可降解性有机质的分布及影响因素

快速城镇化改变了流域水体中碳的生物地球化学循环过程,生物可利用性的溶解性有机质组分是其中最为关键的一环,辨识生物可降解性有机质(BDOM)的时空分布特征及其影响因素对流域水质管控具有重要意义和应用价值.以长三角地区典型城郊流域樟溪为研究对象,根据流域地形特征、土地利用及人类活动强度布设监测点位,于2019年分别在雨季和旱季采样,利用三维荧光平行因子(EEM-PARAFAC)方法结合源汇景观模型研究流域水体BDOM的时空分布特征.结果表明,流域中生物可降解性有机碳浓度范围在0.57～6.80 mg·L^-1,且具有较高的时空异质性,人类活动强度较高的区域水体中BDOM的浓度也相对较高,且雨季显著高于旱季.EEM-PARAFAC分析结果表明,流域BDOM主要包括陆源腐殖质(C1)和类蛋白质类(C2)这2种荧光组分.流域BDOM及其陆源腐殖质荧光组分主要受土地利用和人类活动的影响,其浓度与农业及城镇用地比例和源汇景观负荷比(LWLI)关系密切,表明城镇化过程中人类活动是影响BDOM分布的重要因素.     

缺水地区人类活动净氮输入与河流响应特征——以海河流域为例

人类活动净氮输入(NANI)是影响河流氮输出的重要因素,研究两者的响应关系对制定氮污染的削减策略具有重要意义.基于NANI核算模型,评估了海河流域人为氮输入强度,并采用实测数据估算了同期的河流氮输出,最终得到干旱缺水区河流氮输出对NANI的响应特征.结果表明,海河流域2008—2012年均NANI输入强度为13258 kg·km~(-2)·a~1,化肥施用、食品与饲料输入、大气沉降和农作物固氮分别占76%、17%、5%和2%;在空间分布上,黑龙港运东子流域的NANI负荷最高,达到24238 kg·km~(-2)·a~(-1),最小的是永定河子流域,为5320 kg·km~(-2)·a~(-1);海河流域主要河流的氮通量与子流域NANI输入呈现显著正相关关系(p0.05),NANI变化可解释67%的河流氮通量变化.然而,仅2%的NANI由河流输出,这一比例低于其他地区研究成果,表明缺水地区河流作为氮输出的功能被削弱,河流不是流域氮输出的主要途径.     

滇池流域水环境承载力及其动态变化特征研究

为了定量分析人口增长、经济发展、资源短缺和环境污染等因素对流域水环境的综合影响,建立了湖泊水环境承载力多目标优化模型.同时,选取人口、灌溉面积、国民生产总值(GDP)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)作为水资源和水质量承载力指标,运用层次分析法(AHP)确定各指标对湖区水环境承载力的权重,并运用指标体系评价法分别计算了2003—2010年滇池流域水环境承载力.结果表明,流域内人口承载度超标,经济承载压力显著增长,富营养化指标——TP、TN呈高负荷波动状态.滇池流域水环境承载力为负承载,水质量承载力影响程度更大.研究结果可为滇池流域的社会经济发展规划、生态环境保护和水资源可持续利用提供科学依据.     

环境物联网在水环境整治中的应用展望——以北运河香河段为例

水环境治理过程重点关注了治理技术和治理措施的研究、创新与升级,轻视了水体治理效果的维护与管理,忽视了治理过程中潜在环境风险的防控。北运河香河段水环境治理工程中引入环境物联网工程,通过建立感知系统(流域水体感知单元、有机垃圾处理感知单元)和智慧运营管理系统,同步感知整治效果及整治过程,及时发现污染威胁,防控过程环境风险,促进多方参与到流域管理工作,以期实现维护与管理水环境治理效果、防控过程环境风险、保障流域水环境安全的目标。该模式在流域水环境整治工程中具有推广应用潜力。     

萨凡纳河流域TMDL计划执行案例研究

以美国萨凡纳河流域水质管理模式——最大日负荷量计划TMDL(total maximum daily load)执行案例为研究对象,简要分析了该计划内容、实施情况及效果评估,通过对该流域汞的TMDL计划的分析制定,提出了一些流域内河流汞分配的建议和方法,为今后我国在流域水环境的管理方面提供参考。     

程海流域非点源污染负荷估算及其控制对策

计算流域非点源氮磷污染负荷并以此开展源解析对于寻求水体污染控制最佳管理措施具有重要意义.通过对经典的Johnes输出系数模型进行改进,考虑了降水、坡度以及污染源与水体之间距离等因素,建立了一套在资料缺乏情况下,适用于受地形、降水影响较大的高原湖泊地区的非点源污染负荷评估方法.选取云南省九大高原湖泊之一的程海作为研究对象,验证了改进输出系数模型的合理性,并对流域溶解态氮磷入湖污染负荷进行了全面的分析.结果表明:(1)2014年,程海流域溶解态氮磷入湖负荷分别是158.48 t·a~(-1)和24.70 t·a~(-1),且二者空间分布相似;(2)在土地利用方面,农业用地对溶解态氮磷入湖污染负荷贡献最大,分别是46.19%和48.16%;(3)畜禽养殖和农村生活是溶解态氮磷入湖污染负荷治理的优先控制污染源,南岸是溶解态氮磷入湖污染负荷重点治理区域;(4)若实行农村生活和畜禽养殖、化肥流失及土地利用治理,可使溶解态氮磷入湖污染负荷分别减少38.47%和40.76%.研究成果可为缺乏资料的高原湖泊地区非点源污染治理提供科学的理论依据.     

基于PSR模型的乌鲁木齐人工增雨环境效应评价

随着全球气候变暖,干旱区水资源短缺问题表现得日趋突出,实施人工增雨技术开发空中云水资源已引起人们的广泛关注。基于PSR模型,从压力、状态、响应3个层面筛选出11项指标,构建乌鲁木齐人工增雨环境效应评价的指标体系,并建立了人工增雨环境效应评价的综合指数。运用AHP法确定各指标的权重,并对评价指标无量纲化处理,使人工增雨环境效应评价的结果具有可比性。在此模型指标的基础上对乌鲁木齐一次人工增雨作业的环境效应进行了初步量化。结果表明,增雨作业后环境效应综合指数为0.542,达到良好状态,与增雨前环境效应综合指数(0.316)相比有明显好转,这在一定程度上反映了此次人工增雨作业对改善区域生态环境起到积极作用。研究结果可增进对人工增雨环境效应的认识,为今后人工增雨作业的效益评估及资源可持续利用等提供科学依据。