基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。     

基于遗传算法的大庆市黎明河环境需水量优化配置

为克服水环境管理领域中多目标优化模型加权法求解时主观性强的缺点,将遗传算法与河流水质模拟模型相耦合用于大庆市黎明河生态环境水量优化配置的研究。该模型充分利用遗传算法的开放性和全局搜索的能力,从而得到了较满意的调水方案。对调水方案实施后的河流水质状况进行仿真的结果表明,水质有明显的改善,从而进一步证实了遗传算法应用于城市内河的生态环境水量优化配置的可行性和有效性。     

海水水质基准的研究方法与我国海水水质基准的构建(Methods of Deriving Marine Water Quality Criterion and Proposal for Establishment of National Marine Water Quality Criterion in China)

海水水质基准是制定相关海水水质标准的科学依据.论文概要介绍了美国、欧盟和荷兰等发达国家的海水水质基准研究方法体系,给出了关键计算模式、数据要求和定值方法.结合当前我国在海水水质基准研究方面的现状,借鉴国外水质基准研究经验,对我国海水水质基准的研究方法提出了构想,以期为我国开展海水水质基准的研究提供新思路.     

基于水质基准的中国地表水体中林丹生态风险评估案例研究

由于过去大量使用及其持久性,导致有机氯农药林丹在我国水体普遍存在,当过量的林丹汇聚于水体时,不免抑制水生生物生长发育。为评估和保护受林丹污染的地表水体,本研究筛选收集了37种本土代表性水生生物的林丹急慢性毒性数据,依照物种敏感度排序法(SSR)及物种敏感度分布法(SSD)推导出林丹的水质基准,并运用商值法和联合概率曲线法评估分析国内典型流域中林丹水生态风险。结果表明,针对保护95%水生生物的林丹急性基准为2.34μg·L^-1,慢性基准值为0.05μg·L^-1。商值法结果表明,林丹可能在我国部分水体具有高生态风险,联合概率曲线法结果显示我国约有53.57%的水体可能使超过5%的水生生物受到林丹长期污染危害的风险。该结果可为我国林丹水质基准及地表水体生态风险评估提供基础数据和科学依据。     

基于WNMM模型的潮土地区农田水氮优化管理

应用农田水氮管理模型(water and nitrogen management model,WNMM)模拟潮土水氮运移过程,以建立针对该地区气候环境和土壤性质的田间水氮优化管理方案.利用田间试验对WNMM模拟结果进行了校验,结果表明该模型能较好地模拟潮土地区的土壤水氮运移过程,农田蒸散量、土壤含水量和硝态氮含量的模拟值与实测值在α=0.01水平上相关显著,误差范围也令人满意.根据土壤实时水氮含量数据,建立了按作物生长亏缺动态调整灌溉、施氮的优化农田水氮管理方案.在多年平均气象条件下,与传统管理模式相比,优化管理模式不仅能为作物生长提供更好的土壤水肥条件,而且每年可节约灌溉水163.5 mm、氮肥130 kg·hm-2,减少土壤水渗漏264.6 mm、氮素淋失71.1 kg·hm-2.     

基于BP模型的降雨酸度预测方法研究与应用

将通过同步观测实验系统获得的影响降雨酸度的主要大气污染物和气象参数观测结果作为自变量,降雨酸度作为因变量,建立了基于BP神经网络模型的降雨酸度预测模型。并通过设定天津市区未来环境空气中TSP、SO_2和NO_2的浓度变化情景,运用本研究所建立的BP网络模型进行情景分析。结果表明,降雨酸度随着TSP浓度的减小而增强,随着降雨量的增大也在增强;当TSP浓度降低到几十微克每立方米水平时,天津市区所发生的降雨属于酸雨的可能性将大大增加。     

基于SSPs多情景目标的2030年成渝经济圈土地利用碳排放预测及其空间优化

快速城市化及人类活动增强,使得土地利用剧变并带来了一系列生态环境及气候问题。中国碳达峰、碳中和战略的提出,对未来土地利用的数量结构及空间分布提出了新的更高要求。碳中和战略下,通过多目标情景模拟土地利用结构和空间优化,预测未来土地利用变化及其碳排放特征,对土地维度碳中和具有重要意义。结合SSPs未来气候情景、历史情景和政策情景,基于PLUS模型模拟了2010-2030年成渝经济圈土地利用变化,包括数量和空间结构特征。并进一步基于经济效益、碳排放量、碳储量、生态系统服务价值四目标函数约束,对2030年不同情景下成渝经济圈土地利用结构进行了空间优化。深入分析了2030年的土地利用变化碳排放特征。结果表明,（1）2010-2020年,成渝经济圈主要表现为耕地、草地面积减少,建设用地、林地、水域和未利用地面积增加。（2）基于5种未来情景预测的成渝经济圈2030年土地利用变化各不相同。SSP126情景、SSP245与历史情景下,整体变化模式类似,但SSP126情景下林地扩张更快;SSP585情景下,建设用地、林地迅速向耕地扩张;政策情景兼顾建设用地与生态用地的发展,耕地减少最多,但耕地面积仍然高于...     

基于CLUE-S和灰色线性规划的嘉兴北部土地利用优化配置研究

构建基于CLUE-S与灰色线性规划混合模型的土地利用优化配置方法,在导入区域政策、社会经济、生态目标和土地利用现状等条件下,进行土地利用数量结构与空间布局的统一优化,并以嘉兴北部地区为例进行实证研究,共设置现状趋势情景、规划目标情景和规划可持续情景这3种模拟情景.规划可持续情景侧重社会经济环境效益,故对建设用地快速增长和农用地持续减少起到明显调控作用,可实现生态敏感区环境和粮食安全的双重保护,是理想的土地利用优化方案.CLUE-S模型与灰色线性规划的耦合能够兼顾现状条件和区域发展目标,模拟土地利用的数量和空间变化,是解决土地资源优化配置问题的有效方法.