基于Copula函数的汉江中上游流域极端降雨洪水联合分布特征

选取汉江中上游流域作为研究对象,根据流域九个气象站点1969~2008年逐日降雨资料以及丹江口水库同时期日入库流量资料,采用年最大值法(AM)和百分位法两种选样方式选取1 d、3 d降雨和1 d、3 d洪量极值样本,分别运用广义极值分布(GEV)、广义帕累托分布(GPD)、伽玛分布(Gamma)3种极值统计模型对样本进行单变量边缘分布拟合,运用Gumbel、Clayton以及Frank Copula函数模型对样本进行多变量联合分布拟合,遴选出描述流域降雨和洪水联合分布规律的最优概率模型。结果显示:对于AM选样样本,边缘分布为GEV时降雨洪量的二维和三维联合分布Frank Copula函数拟合效果最优;对于百分位选样样本,边缘分布为GPD时降雨洪量的二维联合分布Gumbel Copula函数拟合效果最优,三维联合分布则是Frank Copula函数拟合效果最优;比较二维和三维Copula函数模拟结果,三维联合Copula函数推求的设计值更大,说明三维联合分布考虑了更多的变量和极值信息,能更全面地反映极端降雨洪水事件的真实特征,对工程设计更显安全。     

卫星遥感洞庭湖主汛期水体时空变化特征及影响因子分析

基于1989~2011年的长时间序列卫星遥感数据,利用综合水体信息提取方法提取了洞庭湖区6~9月主汛期的水体信息,通过较高分辨率卫星遥感数据验证,水体面积提取精度达到90%以上。洞庭湖年平均径流入湖量、NCEP再分析资料计算的湖体上空和流域累计月平均降水量分别与水体面积变化的关系进行分析,结果表明: 1989~2011年间洞庭湖水体面积最大值主要分布在7和8月,这两个月也是洞庭湖区域发生洪涝灾情的高风险期;洞庭湖水体面积与年平均径流入湖水量的相关系数为0.67(置信度为95%);2003年以前,洞庭湖主汛期间水体面积波动比较大,2003年三峡水库运行后,洞庭湖的面积波动有所减少;洞庭湖上空累计月平均降水量对于水体面积存在正相关性,相关系数为0.68(置信度为99%);2003年以前,洞庭湖流域累计月平均降水量和水体面积相关系数为0.50(置信度为90%),2003年三峡水库运行后,两者相关性有所减弱。     

基于实测数据与遥感影像的鄱阳湖水体光学分类

鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,受季风气候影响其水体空间动态变化大,且广阔的水域内部差异也较大,因此湖泊水体光学分类对反演湖泊水质参数及监测湖泊水质有着重要意义。以鄱阳湖为研究区,根据实测的反射光谱数据形态特征将鄱阳湖的水体分为4类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊和清水区,并分别对每一类结果进行分析。考虑到实测光谱数据局限于湖区某些离散点的情况,不足以观测整个鄱阳湖区域内所有不同水体类型的空间分布和动态变化,从而将该方法利用于遥感影像以便观测整个湖区水体类型。在Landsat OLI遥感影像上任意选取采样点,根据其波谱形态建立基于斜率的分类算法,并应用决策树模型把鄱阳湖水体分为5类:特别浑浊、中等浑浊、轻度浑浊、清水区和特别清澈,影像的分类结果图与实地考察的情况相一致。把模型应用于其他时期的遥感影像进行鄱阳湖水体分类,对比影像的分类结果图表明:2002、2005和2009年鄱阳湖区分别出现3种、4种和4种不同的水体类型,且水体浑浊范围呈现出动态变化。研究表明水体光学类型分类可以更好的监测湖泊水质的时空变异性。     

川中丘陵县域土壤pH空间变异及影响因素分析——以四川仁寿县为例

利用2012年在仁寿县采集的555个表层土样(0~20cm),应用地统计学方法分析了该县域尺度表层土壤pH值的空间变异特征;并采用方差分析和回归分析量化主要影响因素对土壤pH值空间变异的影响程度。结果表明:研究区土壤pH值在4.02~8.14之间,平均为6.80,总体上以中性和碱性土壤为主;变异系数为14.48%,属中等程度的空间变异性。地统计分析表明,研究区土壤pH值变异函数的最佳理论模型为球状模型,具有中等程度的空间自相关性,且空间自相关范围较大。方差分析和回归分析表明,土壤类型、成土母质和土地利用方式是显著影响土壤pH值的主要因素。其中,成土母质和土地利用方式分别能独立解释76.2%和4.8%的土壤pH值空间变异。土壤类型的解释能力与分类级别有关,土类、亚类和土属可分别独立解释41.3%、57.3%和83.7%的土壤pH值空间变异,因而能反映成土过程和母质特性的土属是研究区土壤pH值空间变异的主控因素。研究结果可为川中丘陵县域尺度土壤pH空间变异分析及区域生态环境管理与建设提供有益参考。     

我国环境中电磁场的监测方法及限值标准的发展

我国早期有些关于环境电磁场的监测方法和控制限值的国家标准已经不能适应时代发展的需要,存在诸多的不足。为了更好地保护环境,保障人体健康,国家分别于2013年和2014年发布了《交流输变电工程电磁环境监测方法(试行)》(HJ 681-2013)和《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)。结束了在工频电磁场环境监测中无明确监测方法和评价标准可依的历史,对高频电磁场的限值也给出了更详细的规定。本文系统地介绍了我国环境电磁场的监测方法和限值标准的发展过程。     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定生物样品中的有机汞

建立了酸提取-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)测定生物样品中甲基汞、乙基汞、苯基汞等3种有机汞的分析方法。鱼肉和贝类样品经盐酸消解,苯萃取,硫代硫酸钠溶液反萃取后,采用醋酸铵/L-半胱氨酸缓冲盐及甲醇体系组成的流动相按一定比例进行梯度洗脱,经前处理的生物样品在液相色谱中经C18柱分离后,进入电感耦合等离子体质谱检测其甲基汞、乙基汞和苯基汞的浓度。3种有机汞化合物均在0.50~50.0μg/L范围内呈现良好的线性关系,线性相关系数(r)均大于0.9998。方法检出限为0.010~0.038mg/kg;3种有机汞样品加标的RSD均小于12.2%;两个水平的加标回收率在50.8~129%。     

椒江口海域大型底栖动物数量与多样性的分布特征

入海河口受到海水、淡水以及人类活动的共同影响,生境复杂,其区域的底栖动物群落结构的变化能表征入海河口的环境变化以及人类活动的强度.对2010年4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)椒江口海域大型底栖动物数量与多样性的分布特征开展研究,并分别用多样性指数法和丰度/生物量曲线比较法(ABC曲线)探讨底栖动物群落受污染扰动的程度.结果显示:椒江口海域3个季节共采集大型底栖动物60种,其中多毛类和软体动物是该海域的主要类群.季节分布上,春季种类数、丰度、生物量以及各项多样性指数均明显低于夏季和秋季.最高丰度(187.11个/m2)和最高生物量(69.82 g/m2)分别出现在夏季和秋季.空间分布上,底栖动物种类数、丰度、多样性指数和丰富度指数各季均呈现近岸站位明显低于大陈岛附近站位的现象;夏季和秋季,生物量在S7和S8号站附近形成一个明显的高值区,其中S8在秋季生物量达到913.63 g/m2;均匀度指数则分布较均匀.本研究表明,椒江口海域大型底栖动物数量与多样性的分布特征与多毛类的分布特点密切相关,多样性指数法和ABC曲线法对群落受污染扰动程度的评价结果截然相反.     

基于野外数据建立大型底栖动物电导率水质基准的可行性探讨

科学合理地设定水质基准是水生生物保护和水生态系统恢复的基础。水体电导率数值的高低由溶解于其中的各种阴阳离子的浓度所决定,而较多的研究也证明电导率能够显著地影响水生生物类群,特别是大型底栖动物物种存活和群落结构的稳定性。离子组成的复杂性,导致无法开展基于室内实验的水生生物电导率基准值的推导。本文借鉴美国环境保护局基于野外调查数据建立电导率基准值的方法,采用流行病学打分方法,分别从电导率是否对大型底栖动物敏感物种存在毒性效应、人为干扰的增强是否会通过电导率产生毒性作用,以及其他环境因子是否对电导率基准值的制定产生影响3个方面,探讨了基于野外数据建立我国电导率基准的可行性。研究区域为辽河流域的浑河及太子河,野外调查数据采集于2009年8月至2010年5月。研究结果表明,电导率的升高显著降低了大型底栖动物敏感物种的出现频率。通过分析研究区域土地利用方式同电导率之间的相关性,证明了农业和城镇建设用地比例的增加显著地增加了水体中电导率的数值。对有可能引起物种消失的其他环境因子进行分析,结果表明电导率是引起大型底栖动物消失的主要原因。综合以上结果,基于野外调查数据来建立大型底栖动物电导率基准值是可行的,为我国水质基准的研究提供了新的思路和方法。