集合经验模态分解在长江中下游梅雨变化多尺度分析中的应用

基于长江中下游流域5个梅雨监测站1961~2012年的日数据,利用集合经验模态分解（EEMD）方法,对研究期内梅雨时间序列进行多尺度的分析,探讨其在不同时间尺度上的振荡模态结构特征。结果表明：近50多年来,长江中下游梅雨变化呈现出显著的年际和年代际尺度振荡特征,在年际尺度上表现出准3 a和6 a的周期变化,而在年代际尺度上显示准13 a和24 a的周期变化;各分量方差〖JP2〗贡献率显示,年际振荡在梅雨长期变化中占据主导地位;自1961年以来,EEMD分解的梅雨长期变化趋势表现出先增加后减少的倒“U”型特征,其中1961~1985年呈上升趋势,1985~2012年呈下降趋势,尤其是在2000年之后的下降趋势最为明显。由此可以看出,EEMD能够有效地揭示梅雨长期序列在不同时间尺度上的变化规律,可用于诊断非线性、非平稳性信号变化的复杂性特征     

TRMM和GPM卫星降水数据在中国三大流域的降尺度对比研究

以中国三大流域为研究区域,分别针对TRMM 3B43和GPM IMERG降水数据,构建基于归一化植被指数(NDVI)和数字高程模型(DEM)数据的地理加权回归(GWR)模型,以2014年夏季(6～8月)数据为例,得到了三大流域1 km分辨率的降尺度降水数据,并进一步通过气象站点数据对降尺度结果进行验证.研究表明:(1) GPM原始数据整体精度优于TRMM数据,两种数据在黄河流域的精度评价指标优于长江流域与珠江流域;(2)经降尺度计算,两种数据空间分辨率得到了显著提高,且表现出更多降水变化的细节与趋势,但精度指标对原始数据依赖性大,导致提升并不显著;(3)当联合使用NDVI及DEM作为GWR降尺度模型的辅助变量时,两种降尺度结果的差异值在长江流域与珠江流域的高海拔地区中更为显著;(4)黄河流域中,使用不同辅助变量下的降尺度结果在空间分布上总体相似.TRMM数据使用地形作为单独辅助变量的降尺度结果最佳,而GPM数据不同辅助变量下降尺度结果差异并不明显.     

中国流域生态补偿标准核算方法分析

补偿标准核算是建立流域生态补偿机制的重要内容,也是生态补偿机制实施的关键环节.本文选取政策视角归纳了我国10个省份已经发布和实施的流域生态补偿政策的基本内容,对这些政策的补偿标准核算方法进行了分类,提出以成本和价值作为补偿标准核算方法分类的依据.结合流域生态补偿标准相关的研究成果以及国外政策,对我国流域生态补偿标准核算的政策内容进行了分析,在此基础上对政策层面流域生态补偿标准核算方法的发展和完善提出了建议.为了体现经济规律,同时增强生态补偿制度的激励作用,流域生态补偿政策中的补偿标准在污染赔偿方面需要进一步体现水污染造成的损失,在保护补偿方面需要体现水资源保护的经济价值.在未来我国流域生态补偿实施的过程中,相关方面协商确定补偿标准的趋势将会日益明显,在这个过程中各种量化核算和调查方法可以发挥比较重要的支持作用.本文的分析结果对于推动国家层面流域生态补偿标准核算政策制定或规范地方实践活动具有一定的参考价值.     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象,基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区,运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成,借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段,分析土地利用构成与水质指数间的相关关系;并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明,巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响,且受地形因素影响。其中,建设用地对河流水质恶化具有明显作用;河流沿岸林地布局能显著改善水质,尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感;耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义,并为同类研究提供借鉴     

农田土壤中的磷向水体释放的风险评价

通过对比土壤的固磷能力和磷素水平可以评估不同类型土壤中的磷向水体释放的风险。研究表明，磷吸持指数（SI）可以作为土壤最大吸磷量的替代指标来表征土壤的固磷能力。在太湖地区，影响水土界面磷素迁移能力的主要因素是土壤有效磷水平和土壤固磷能力。SI值30左右为一临界值，SI大于此值的土壤对于施磷具有较大的缓冲能力，而SI低于此值的土壤对施磷非常敏感，磷流失风险将随施磷量的增加而呈直线上升趋势。     

干旱地区森林对流域径流的影响

森林对流域径流的影响包括森林对流域径流形成机制的影响、森林对流域径流量的调节以及森林对流域径流水质的影响3个方面。论文根据作者在黄土高原和北京土石山区多年研究的结果，并结合国内同行在森林水文方面的研究成果，就干旱地区森林对流域年总径流量、洪峰流量、枯水径流以及径流水质等方面的影响作了概括。结果表明，在干旱地区随着森林植被覆盖率的增加，流域年总径流量减少；森林植被可以大幅度地减小小流域的暴雨洪峰流量；森林植被覆盖率越高，枯水径流量随之增加；森林可以在很大程度上改善流域径流水质。根据干旱地区森林植被可以减少流域年径流总量的研究结果，初步估算目前我国干旱地区林业生态工程建设（包括天然林）的生态用水量为160亿m3左右。由于森林植被对流域径流影响的复杂性和尺度依赖性，森林在区域（或大流域）尺度的水文功能评价仍有待于进一步深入研究。     

湘江流域水质综合评价及其时空演变分析

选取湘江流域29个水质监测断面2008—2015年的水质监测数据,包括DO、COD_(Mn)、NH_3-N、TP、Pb、As、Cd,利用单因子评价法及季节性Mann-Kendall检验,对湘江流域的水质及其时空演化特征进行综合评价分析。结果表明:1)湘江流域水环境质量整体优良,且污染物浓度呈现持续下降趋势;部分地区受其自身条件及其发展的影响,污染类型及趋势差异明显。2)对于重金属Pb、As、Cd的整体治理效果要好于NH_3-N、TP。3)湘江流域内NH_3-N和TP的污染浓度表现为丰水期高于枯水期。而重金属污染差异明显,主要受河流流量变化以及历史排放的影响。4) 2008年以后,政府干预逐渐替代城市发展等经济因素成为影响湘江流域水环境变化的主要因素。     

典型土地利用方式下土壤重金属污染物分布特征与源解析——以成都平原干溪河流域为例

基于成都平原干溪河流域不同土地利用分区。通过Pearson相关系数分析、内梅罗指数、主成分和聚类分析,探究土壤重金属含量、空间分布、来源及环境风险。结果表明:1)流域表层土壤重金属Pb、Cd、As、Cu、Zn、Ni、Fe均超过土壤背景值,农耕区Cd含量为GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准(0.3 mg/kg)1.4倍;农耕区土壤Pb含量(62.56 mg/kg)显著高于工业区(32.25 mg/kg);2)农耕区环境风险相对较高,呈总体轻污染、局部中污染状况;3)全区主成分可分为4种:Fe、Mn、Ti等来源于自然母质,其贡献率为34.9%～37%,其他污染源依次为工业、交通及铅蓄电池迹地或历史手工作坊;4)聚类后,按样点数量划分为32、38、11和2四类,分别受工业及交通、农业面源、交通和背景环境影响。     

北运河流域(北京段)沉积物中PAHs污染特征与风险评估

为探明北运河流域（北京段）多层沉积物中PAHs（多环芳烃）的污染状况,利用活塞式底泥取样器于2014年11月采集了9处沉积物样品,取样深度为30~80 cm,每处样品根据其垂向介质特征大致分成3~4层,分别测定各层样品的粒径、TOM（总有机质）及16种PAHs的质量分数,探讨PAHs在河道沿程与垂向上的分布特征、来源及生态风险评价.结果表明,北运河流域（北京段）沉积物以砂质壤土为主,w（TOM）（以干质量计,下同）为103.4~146.8 g/kg,w（∑₁₆PAHs）为598.1~28 730.6 ng/g,各层w（∑₁₆PAHs）为108.5~8 810.8 ng/g.沉积物中PAHs以高环为主,主要包括有Phe（Phenanthrene,菲）、Fla（Fluoranthene,荧蒽）、Pyr（Pyrene,芘）、BbF〔Benzo（b）fluoranthene,苯并[b]荧蒽〕.在河道沿程变化上,中下游沉积物的污染程度远高于上游.在垂向变化上,w（TOM）和沉积物粒径对PAHs的分布影响有限,PAHs的垂向分布主要受所处沉积环境与历史污染程度影响.根据主成分分析与同分异构体比值法推断,PAHs主要来源于化石燃料与生物燃料的燃烧,少部分为石油源.利用效应区间值得出的生态风险评价结果表明,北运河流域（北京段）沉积物中PAHs可能已对环境产生负面影响,其中BbF、BkF、InP与BgP已对环境产生毒副作用,需要给予关注与解决.      

我国流域水环境保护现状及对策分析

目前,由于受属地管理、利益驱使和治理标准等原因的制约,大量工业废水、生活污水无序排放和农业用水居高不下的情况频发,流域水污染治理往往会陷入“单打独斗”的窘境。针对我国流域水环境现状及现行保护措施的不足,文章提出了相应的治理措施,具体措施以完善流域管理体系为重点,政府加强对水资源的交易权管理与生态补偿,并建立起与之相适应的信息共享机制,在构建流域生态红线体系的基础上,健全社会公众参与的机制。