基于污染损害指数法的深圳水库水质评价与分析

采用基于污染损害指数的普适公式,计算各种污染物的污染损害分指数,并利用广义模糊对比法对分指数进行赋权,求出水质综合污染损害指数。将该方法应用于深圳水库2001年至2007年的水质评价,并对水质变化原因进行了分析。研究结果显示,近7年来深圳水库水质综合污染损害指数从52．61降至9．70,水质类别由Ⅴ类上升至Ⅲ类,呈现明显改善趋势,表明系列治理工程和管理措施成效较为显著。污染损害指数法能够客观反映水体质量状况,使用方便,值得推广。     

车尔臣河流域土地利用变化及生态环境效应分析

借助ArcGIS与ERDAS软件,以1990年、2000年、2010年遥感影像Landsat TM/ETM为数据源,提取3期车尔臣河流域土地利用/覆盖利用图.在土地利用类型与区域生态风险之间的经验联系基础上,推求出土地利用类型生态风险指数,进而获得研究区域生态安全指数,建立了车尔臣河土地利用类型与生态环境之间的数量关系.同时,在空间尺度上将研究区分为若干特定研究单元,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明:1990—2010年间,车尔臣河流域总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化两种趋势并存,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征;盐碱地向耕地、林地及低覆盖度草地的转化,低覆盖度草地向林地的转化和未利用地向耕地的转化是环境改善的主导因素,林地与中覆盖度草地向盐碱地和未利用地的转化是环境恶化的主导因素.     

基于数字流域的水质综合管理决策支持系统——以深圳石岩水库流域为例

鉴于城市化地区水环境问题的时空复杂性,单一的水环境管理措施已不能满足实际管理的需要,为改善水环境有必要采取综合管理措施。文章以数字流域为基础,将流域内水系数据、地形数据、土地利用数据、社会经济及人口数据等进行融合,构建了水质综合管理决策支持系统,着重探讨了综合模型集成、动态空间数据与模型及管理之间的耦合关系问题;以深圳市石岩水库流域为例进行实证研究,构建了石岩水库流域管理决策支持系统,评价了旱季截污、产业结构调整、雨季截流等单个及组合措施的水质改善效果。结果表明该系统可以模拟多种措施的综合作用、动态的更新数据与模拟结果、并提供可视化的空间决策信息,是复杂流域水质动态综合管理与空间决策支持的有效工具。     

深圳城市化的环境水利问题

深圳经济特区的建立．给深圳市城市化的发展提供了有利的条件。但城市化的快速扩展，也给该市在水资源的合理开发利用和保护方面带来一些问题．尤其是城市环境水利方面的城市防洪、水资源短缺和水质污染。本着重讨论产生这几个城市环境水利问题的原因以及对城市建设和生态环境造成的不良影响，提出一些改善措施．以期望城市环境水利朝好的方向发展。     

神定河流域水质空间变化特征研究

依据2016年神定河流域20个采样点的水质调查数据,应用综合污染指数分析和聚类分析方法对神定河流域水质空间变化特征进行分析,并采用判别分析对神定河流域水质空间差异性进行检验。结果表明:将神定河流域各采样点进行水质空间聚类分析,可分为A、B、C、D 4类,其中A类为水质污染程度严重的1类污染区,B类为水质污染程度较重的2类污染区,C类为水质污染程度一般的3类污染区,D类为水质污染程度较轻的4类污染区;水质综合污染指数分析与聚类分析结果基本吻合;水质空间差异性判别分析检验结果显示,仅用氨氮、石油类污染物和高锰酸盐指数3个水质指标就能较为完整地反映神定河流域水质的空间差异性特征。     

兰州市土地利用生态安全评价

运用压力-状态-响应概念模型,结合兰州市社会、经济、环境等实地情况,从土地生态系统压力、状态、响应的角度出发,选择能够反映土地规划与利用情况的,涵盖社会、经济、资源与环境协调发展的21个指标,设计了具有目标层、准则层、因素层和指标层的区域土地利用生态安全评价体系.以兰州市土地详查数据为依据,剖析了1997—2006年兰州市土地利用生态安全水平的变化情况.结果表明:兰州市土地利用生态安全水平较低,处于不安全状态,但整体有好转趋势.2006年兰州市土地利用生态安全综合指数为0.666 4,比1997年提高了0.060 1,由1997年的风险级转为2006年的敏感级,但仍处于不安全状态.就县区而言,城关区、榆中县与红古区的增长强度较大,增幅分别为25.03%,18.09%和17.65%,其中榆中县2002年土地利用生态安全水平由风险级转为敏感级;其次为城关区与七里河区,增幅分别为13.13%和13.10%;其他县区增幅在6%左右.      

滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响

土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002～2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002～2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km²,建筑用地面积增加279km².2002～2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO₃^-·SO₄^2--Mg²⁺型转变为HCO₃^-·SO₄^2--Ca<...     

深圳市石岩水库流域面源污染负荷研究

本研究通过分析城市面源污染的来源和特征,针对石岩水库流域城市土地利用和下垫面类型特点,建立城市面源污染预测模型,计算得出石岩水库流域COD、BOD、TN、TP等污染物的负荷.     

基于土地利用的水府庙水库流域生态安全评价

从流域生态系统结构以及土地利用角度构建由陆域环境影响、水域生态健康状况、流域生态服务功能组成的水府庙水库流域生态安全评价体系,利用层次分析法和综合指数法对该流域进行生态安全评估。结果表明,基于土地利用的水府庙水库流域生态安全等级为三级,总体处于一般安全状态。陆域环境影响一般,水域生态健康状况处于中等安全,流域生态服务功能较好。流域内土地利用不合理以及污染负荷较大对水府庙水库流域生态安全造成一定的压力,使水体开始呈现富营养化状态,影响水府庙水库流域的水体环境和生态服务功能,已成为威胁水府庙水库流域生态安全的隐患。     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.     

滇池流域土地利用对入湖河流水质的影响

利用滇池流域2008年TM影像数据和入湖河流67个监测点的水质数据,以子流域为基本研究单元,从子流域综合分析和子流域分类分析两个角度,研究土地利用类型(国家分类标准)对入湖河流水质的影响.结果表明,21个子流域单元的水质污染指标(CODMn、TP、TN、NH3-N)与居民点及工矿用地呈显著正相关,与耕地、林地、草地呈负相关.对整个流域而言,城镇及工矿用地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了耕地的贡献;根据土地利用结构和空间分布格局的差异,将滇池流域的21个子流域分为3类(城镇及工矿用地为主、耕地为主、林地为主).分类分析表明,水质污染指标与居民点及工矿用地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关.同时,讨论了土地利用空间格局差异对水质的影响,说明土地利用比例结构和分布格局对水质亦具有重要影响,     

土地利用结构与空间格局对袁河水质的影响

于2018年7月和2019年1月在袁河干流及支流38个采样点采集水样,测定营养盐离子及重金属等14项水质指标.同时,采用Bioenv分析、Mantle检验与方差分解等方法,揭示土地利用结构与空间格局在子流域和缓冲区对水质变化的影响机制,并基于层次分割理论探讨不同土地利用类型的空间格局特征对水质的影响.结果表明：①袁河流域重金属污染不显著,氮、磷营养盐是水体主要污染物,水质变化具有河段差异,上游污染物浓度低于中、下游.②空间格局在在近距离缓冲区（100 m、300 m）对水质变化的解释率最高（63%）,土地利用结构在远距离缓冲区（3000 m）和子流域尺度对水质变化的解释率最高（33%）,二者交互作用在过渡带（500 m、1000 m）对水质变化的解释率最高（56%）.③在近距离缓冲区和过渡带,单一土地利用类型的空间格局对水质变化的解释能力依次为：林地 > 农田 > 建设用地;在远距离缓冲区为：农田≈林地>建设用地;在子流域依次为：农田 > 林地 > 建设用地.其中,林地的连通性特征（ENN_MN指数）、农田的边缘密度特征（ED指数）和建设用地的形状特征（LPI、LSI指数）是影响水质变化的关键特征,占各自空间格局解释率的37.8%、31.2%、53.8%.以上结果表明,土地利用结构与空间格局是驱动袁河水质变化的重要因素,加强1000 m缓冲区尺度土地利用的管理对保护流域水质具有重要意义.     

深圳市土地利用动态趋势分析

在分析深圳市土地利用变化与驱动力的基础上 ,将城镇用地细化为工业用地、居住用地和第三产业用地 ,并将它们与耕地和工业投资、人口增长、收入水平、水资源状况等主要驱动力纳入统一的总体结构中 ,采用系统动力学的方法 ,定量地描述它们的动态关系。系统动力学模型的基本模拟结果显示 ,城镇用地的长期变化趋势是一种“S”型的增长规律 ,从1980年至2030年是城镇用地变化的快速增长阶段。在城镇用地的变化过程中 ,工业用地、居住用地和第三产业用地在总的城镇用地中所占的比例在经过一个较长时期的波动后 ,大约从2020年开始基本保持稳定的状态。耕地的变化趋势是持续下降 ,并逐渐消失     

辽河保护区土地利用方式对河流水质的影响

利用辽河保护区2018年的Landsat影像和水质数据,根据铁岭、沈阳、鞍山和盘锦市域范围将辽河保护区分为4个区段,采用模糊综合评价法对各区段河流水质的健康等级进行评价,同时运用Ecognition软件对遥感影像进行解译,最终对4个区段内土地利用变化与河流水质状况进行相关性分析。结果表明:辽河保护区不同区段中,鞍山段农业用地面积占比最大,水域面积占比最小;沈阳段林地、草地面积占比最大;辽河保护区各河段河流水体溶解氧(DO)浓度健康等级均为优秀,化学需氧量(COD)均为中等,总氮(TN)浓度均为病态,总磷(TP)浓度均为中等,氨氮(NH₃-N)浓度在沈阳段为优秀,在其他河段则为良好;辽河保护区各土地利用类型面积占比与河流水质指标间相关性较好,其中河流水体NH₃-N、TP、TN浓度和COD与林地、草地面积占比呈负相关,与农业用地和建设用地面积占比呈正相关;DO浓度与林地和草地面积占比呈正相关,与农业用地和建设用地面积占比呈负相关。     

土地利用类型及其社会经济特征对河流水质的影响

流域尺度上土地利用类型与水体水质之间存在相关关系,这种相关关系同时会受到各种社会经济活动的影响.在自然或半自然区域内,土地利用类型与水质的相关关系比较显著.然而,在城市区域内社会经济活动将会影响土地利用类型与水质的相关关系.为证实这一现象的存在,选取京津地区11个小流域为研究对象,分别从小流域综合分析和小流域聚类分析2个角度,分析土地利用类型及其社会经济特征与河流水质的关系,并以温榆河小流域情景分析进一步探讨社会经济因素对土地利用类型与河流水质关系的影响,结果显示,聚类分析中,半自然区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与土地利用类型相关,而城市区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与社会经济因素相关,社会经济因素的差异改变甚至削弱了土地利用类型与河流水质的相关性,验证了假设现象的存在.因此,在跨域城乡梯度的区域尺度研究水体水质及其影响因素的相关性时,需要综合考虑土地利用类型及其社会经济特征.     

深圳市近岸海域水体和沉积物环境质量评价

采用多种方法定量评价了深圳市近岸海域水体和沉积物的环境质量,并分析了其影响因素。研究结果表明：（1）深圳市近海水体主要受到沿岸陆源污染和海上交通污染的影响,主要超标物为无机氮（TIN）和PO4-P。（2）由于污染源空间分布的差异,西部海域水体污染较为严重,为Ⅳ级水质;而东部海域的污染较轻（除小梅沙湾口外）,其水质大多达到Ⅰ类标准。（3）东部海域水质富营养化程度小于西部海域．东部海域水体大多为贫营养水体;西部海域所有监澍点的水体都是过营养水体,且TIN（〉PO4-P）为主要的限制性因子。（4）深圳市近海沉积物受到一定程度的污染,但总体尚好,大多能达到Ⅱ级标准。除了有机污染物外,沉积物还受到重金属污染。沙头角湾口以Hg和Cd污染的潜在生态危害系数较大,而其他海域以Hg污染的潜在风险系数较大;沉积物重金属污染的潜在生态危害指数只有沙头角湾口和固戍近海在2002年达到强的程度,其他监测点较轻微。     

土地利用对流域氮素记忆效应的影响研究

"记忆效应"是一些流域实行了多年的氮污染控制实践却仍未见成效的主要原因之一.然而,目前对流域氮素记忆效应的认识还很有限.本研究利用温州市珊溪水源地13个集水区近5年的河流TN浓度逐月监测数据,运用重标极差(R/S)分析和Spearman秩相关分析方法,探讨了土地利用对流域氮素记忆效应的影响.结果表明,河流TN平均浓度与耕地(r=0.495,p=0.086)和建设用地(r=0.692,p=0.009)面积比例正相关,与林地(r=-0.604,p=0.029)面积比例显著负相关,与园地(r=-0.039,p=0.900)、未利用地(r=-0.176,p=0.566)、集水区面积(r=-0.335,p=0.263)和河网密度(r=0.148,p=0.629)的相关性不显著.13条入库支流TN浓度序列的Hurst指数变异范围为0.33~0.72,意味着其中11个集水区具有显著的氮素记忆效应(0.5Hurst指数1.0),而其余2个集水区不显著(0Hurst指数0.5).Hurst指数与耕地(r=-0.482,p=0.095)和建设用地(r=-0.311,p=0.301)面积比例均负相关,而与园地(r=0.479,p=0.098)和林地(r=0.510,p=0.075)面积比例正相关.同时,Hurst指数与集水区面积大小(r=0.118,p=0.700)和未利用地面积比例(r=0.032,p=0.917)的相关性不显著,而与河网密度负相关(r=-0.529,p=0.063).流域内"源"功能为主土地利用面积的增加和氮输移效率的提高加剧了河流氮污染,而对氮素记忆效应的作用则相反.因此,尽管增加"汇"景观面积、降低氮输移效率能缓解河流氮污染,但"汇"景观中截留的遗留氮对河流氮浓度会造成更长时间的影响.     

Effects of land use change and water reuse options on urban water cycle

The aim of this article was to study the effects of land use change and water reuse options on an urban water cycle. A water cycle analysis was performed on the Goonja drainage basin, located in metropolitan Seoul, using the Aquacycle model. The chronological e ects of urbanization were first assessed for the land uses of the Goonja drainage basin from 1975 to 2005, where the ratio of impervious areas ranged from 43% to 84%. Progressive urbanization was identified as leading to a decrease in evapotranspiration (29%), an increase in surface runo (41%) and a decrease in groundwater recharge (74%), indicating a serious distortion of the water cycle. From a subsequent analysis of the water reuse options, such as rainwater use and wastewater reuse, it is concluded that wastewater reuse seemed to have an advantage over rainwater use for providing a consistent water supply throughout the year for a country like Korea, where the rainy season is concentrated during the summer monsoon.     

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.