最优曲线投影动态聚类指标及在洪水分类中的应用——以南京站洪水为例

聚类数和聚类方法是聚类分析研究的核心,有着及其重要的实用价值。在投影寻踪动态聚类模型的基础上,通过引入S型曲线作为投影方式,并据此首次提出了能够同时确定最佳聚类数和对应聚类结果的最优曲线投影动态聚类指标。该动态聚类指标完全由数据驱动,具有计算简便并且物理意义清晰等特点。南京站洪水过程的应用结果表明:最优洪水动态分类指标在洪水聚类分析中是有效的,能提供明确、客观及合理的分类数和分类结果。     

安徽典型城市环境K线形态及灰色关联度分析

选取安徽6座典型城市(合肥、芜湖、蚌埠、马鞍山、铜陵、淮南)1994-2010年经济发展指标和工业“三废”数据,对综合型和矿产资源开采型两类不同城市的环境库兹涅茨曲线(EKC)形态进行实证研究.结果表明:不同类型城市的“三废”污染物指标的EKC形状各异,呈现出经济发展与环境污染关系的不同特征,这与当地的产业特点及政府的经济发展政策密不可分.同时使用灰色分析法研究其影响因子,结果发现,经济结构与技术进步对环境污染有着重大的影响.     

黄铜矿在含铁酸性介质中氧化过程的电化学研究

以天然黄铜矿为研究对象,运用开路电位,循环伏安曲线,Tafel极化曲线和交流阻抗(EIS)等电化学手段,对在硫酸介质中三价铁离子对黄铜矿的氧化过程的电化学行为进行了研究.结果表明,黄铜矿在酸性介质中的氧化可能通过两步反应完成,第一步中电极表面形成了一层主要成分是含硫中间产物的钝化膜,第二步则是黄铜矿主体的氧化.Fe3+离子有助于黄铁矿的直接氧化,在黄铜矿的溶解过程中起到了重要作用.极化曲线测量的结果显示随着溶液中Fe3+离子浓度的增加,黄铜矿的极化电流也在增加,黄铜矿也更容易进入钝化阶段.同时,交流阻抗对Fe3+离子浓度改变的响应也很敏感.     

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...     

渭河流域典型支流致洪临界面雨量确定——以千河流域为例

利用渭河典型支流千河流域千阳水文站控制区域20个气象站2006—2013年的小时降水以及同期水文站的流量和水位数据,基于泰森多边形法、三参数幂函数法、一元非线性回归模型以及概率分布模拟等方法确定了千河流域不同等级洪水发生时对应的面雨量阈值,同时也计算了不同重现期的致洪临界面雨量。研究表明:三参数幂函数模型对水位与流量的关系模拟精度较高,模型能够模拟典型年份发生的洪水;典型控制断面流量主要受前9 h累计降水影响;当汛期水位由901 m升高至超标准水位时,千阳水文站控制流域的致洪临界面雨量增加了将近50 mm,而相应的洪峰流量相差1418.51 m~3·s~(-1);对数皮尔逊Ⅲ型分布能够很好地模拟洪峰流量的概率分布;10—100年重现期下,控制断面水位增加高达2 m。     

表征全吸力范围的土壤水分特征曲线模型评估及其转换函数构建

基于非饱和土壤水力性质数据库（UNSODA）中选取的从砂土到黏土共256个土壤样本,系统性地评价了表征全吸力范围的土壤水分特征曲线模型（LIAO模型）的适用性,并构建和验证了预测LIAO模型参数的土壤转换函数（PTFs）。结果表明：（1）与传统的van Genuchten模型（仅适用于描述毛管水运动）相比,LIAO模型对不同质地土壤水分特征曲线的预测精度更高,均方根误差（RMSE）降低了约45%;（2）LIAO模型参数与土壤基本性质（如砂粒、粉粒、黏粒、有机质含量和容重）之间存在不同程度的相关性,其中参数θ_s与容重的相关性（r=-0.783,P<0.01）最强,而其余参数与粉粒的相关程度最高;（3）基于逐步回归方法构建的PTFs能够解释LIAO模型参数总变异的31%~65%,其中对θ_s的预测精度最高,经双交叉验证表明PTFs稳定性较好。研究成果可为区域（尤其是干旱和半干旱地区）土壤水文模型提供参数支持。     

基于不同毒性终点的壬基酚生态风险评价

NP（nonylphenol,壬基酚）作为一种具有雌激素效应的持久性有机污染物,可对水生态系统产生不可忽视的有害影响,并且随着生产及使用量的增加,NP在国内外水环境中被不同程度地检测出来,引起较大关注,因此有必要对其生态风险进行研究.通过综述部分淡水水体中NP的污染现状,采用物种敏感性分布法（SSD）和联合概率曲线法（JPC）对NP的生态风险进行分析;构建基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点的物种敏感度分布曲线;基于4个毒性终点数据,采用联合概率曲线法评估国内外部分淡水水体中NP的生态风险.结果表明:①我国辽河、珠江和骆马湖的ρ（NP）均高于国内平均水平,且总体上我国ρ（NP）平均值为0.709 μg/L.②基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点推导的HC₅（5%物种受损有害浓度）值分别为0.694、0.589、0.142和0.317 μg/L.③在所调查水体中,以生长和发育为毒性终点的生态风险相对较小,处于可接受水平;以繁殖、细胞和生物化学为毒性终点的生态风险较高,应采取相关措施保障水生生物的安全.因此,NP对水生生物繁殖的毒性较明显,应持续关注其长期危害.      

Interacting effects of habitat destruction and changing disturbance rates on biodiversity: Who is going to survive?

Changes in disturbance rates due to climate change may increase or decrease diversity, whereas permanent loss of habitat is generally believed to decrease diversity. It is, however, very likely that the effects of disturbances and habitat destruction interact. Understanding such combined effects is essential to predict the response of communities to global changes and in particular which functional types of species are most endangered. Using an individual-based spatially explicit community model, we investigate (1) whether diversity-disturbance curves alter when spatially uncorrelated or autocorrelated habitat destruction is added, and (2) which functional types of species are able to survive under these altered conditions. Model communities consisted of four functional types of species trading off between colonisation ability and competition strength. We found that habitat destruction may alter both height and shape of diversity-disturbance curves: maximum diversity at intermediate disturbance rates may shift to other disturbance rates or even split into two peaks giving rise to bimodal diversity-disturbance relationships with different sub-communities persisting at low and high disturbance rates. Diversity responded differentially depending on how the colonisation-competition trade-off was represented. Our results suggest that, for trade-offs in seed production rate, generally the best coloniser will better withstand the interacting effects of habitat destruction and changing disturbance rates; however, for trade-offs in mean dispersal distances, functional types characterized by intermediate abilities will perform best. We conclude that predictions of the impacts of changing disturbance rates on biodiversity depend on community structure and cannot be made without knowledge of concurrent permanent habitat destruction.     

福建省经济发展与工业污染水平计量模型研究

经济增长和环境污染之间的关系常用环境库兹涅茨曲线（EKC）来描述,典型的EKc一般呈倒u形。对福建省1988—2008年的经济与环境系列数据研究表明,福建省工业“三废”排放与人均GDP之间存在明显的相关性,但并不完全符合EKC的典型倒“U”模型。工业废水和工业s02排放曲线为“U＋倒U”形,EKC的转折点已分别在2006年和2008年到达;工业废气排放曲线为正“U”形的右半部分,EKc的转折点尚未出现。因此,福建省要进一步调整产业结构,提升第三产业在整个国民经济中的比重,优化第二产业结构,减少工业废气排放量,争取尽早跨越EKC拐点。     

猪场废水生产微生物絮凝剂发酵特性及动力学特征

以猪场废水作为原材料生产微生物絮凝剂,考察了发酵过程中溶解氧(DO)、COD、氨氮、总磷及pH值的变化规律,利用Logistic和Luedeking-Piret模型对絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程进行了拟合.结果显示,菌体的生长在0~60h是对数生长期,12~36h菌体快速生长,菌体干重、细胞浓度OD600和菌落数分别由0.09g/L,0.26和1.3×107cfu迅速增加到0.76g/L,0.58和3.5×107cfu,稳定期(66h)菌落数达到5×107cfu.絮凝菌代谢产物的主要絮凝活性成分是蛋白质,与菌体生长呈相关型.猪场废水中磷源含量充足,作为缓冲液,基本维持了絮凝菌发酵过程中pH值的恒定.此外,Logistic和Luedeking-Piret模型的拟合结果能够较好地描述絮凝菌生长和代谢产物生成的动力学过程.