GIS和情景分析辅助的流域水污染控制规划

总结了流域水污染控制规划中的正向算法和反向算法及其优缺点.以江西赣江流域为例, 以ARCGIS8.1为平台,建立了流域水环境功能区划、污染源、监测断面和排污口等空间数据库. 基于正向算法,利用情景分析法构造了流域水污染控制的4种情景,并在4种情景下生成了对污染源实行逐级控制的10组规划方案. 利用费用函数对各方案的污水处理投资进行估算;结合污染源预测,利用水质模型对各方案进行水质模拟,并将模拟的结果通过GIS的可视化表达来进行辅助决策. 以水质达标和投资费用作为规划方案的决策依据,通过赣江流域水污染治理的经济可承受能力的分析,优选出2套经济上能承受、水质上可接受的流域水污染控制方案.结果表明,GIS和情景分析法对于流域水污染控制规划在综合性、完整性和可持续性等方面具有良好的指导意义.     

天目湖流域DOM和CDOM光学特性的对比

对2011年1—12月天目湖流域河流及湖体中DOM(可溶性有机物)、CDOM(有色可溶性有机物)的光学特性进行了研究,对比分析了河流和湖体DOM、CDOM的a₃₅₀(350 nm处的吸收系数)、S280~500(280~500 nm波段指数函数拟合曲线斜率)、S_R(光谱斜率比)以及M(a₂₅₀/a₃₆₅)值. 结果表明,天目湖流域a₃₅₀(CDOM)/a₃₅₀(DOM)的年均值为0.856 4,说明CDOM对光的吸收占主导. 河流DOM、CDOM的a₃₅₀年均值分别为(4.24±1.89)、(3.40±1.48)m-1,明显大于湖体的(2.42±0.84)、(2.22±0.83)m-1,表明外源河流输入是天目湖中DOM的主要来源. 河流DOM、CDOM的S280~500年均值分别为(15.98±0.83)、(17.96±0.81)μm-1,湖体的分别为(19.20±1.65)、(20.34±1.73)μm-1;河流的S280~500及S_R均显著低于湖体,表明天目湖流域河流和湖体中CDOM的组成存在明显差异. 天目湖流域DOM与CDOM的M值与S280~500呈显著线性相关,河流DOM与CDOM的M值年均值分别为(5.54±0.81)、(6.54±0.95),显著小于湖体的(7.54±0.98)、(8.28±1.23),表明湖体中的DOM分子较小. 受人类活动、土地利用、降雨径流等因素影响,天目湖流域DOM、CDOM的丰度及光学特性均呈明显的季节性差异,a₃₅₀与S_R在DOM与CDOM中表现的季节性差异较为一致,可以相互参考.      

中国典型区生态环境现状调查与评估结果公布

由中国和意大利合作开展的包括武夷山在内的6个中国典型区生态环境现状的调查与评估结果近日公布。作为世界自然化双遗产的武夷山目前面临物种濒危、生境缩减、景观破碎、水土流失等多种不利于生物多样性保护因素的威胁。“中国典型区生态环境现状调查与评估”项目2002年启动。项目选取了海河流域、黄河三角洲地区、江汉平原区、三峡库区、武夷山区和辽宁省污灌区6个典型生态区，涉及流域水生态、海陆交互作用地带、湿地湖泊区域、三峡库区、     

江西仙女湖流域大型底栖动物群落结构及水质评价

以典型的亚热带大型山地丘陵湖泊——江西省仙女湖研究为例,2014~2015年每月对仙女湖湖区及主要入湖河流进行了大型底栖动物群落的周年动态研究。经鉴定得底栖动物111种,隶属3门53科77属。其中软体动物40种,节肢动物61种,环节动物10种。优势种为中华颤蚓、梨形环棱螺、河蚬、锯齿新米虾、羽摇蚊、粗腹摇蚊属、前突摇蚊属、霍甫水丝蚓。仙女湖大型底栖动物年平息栖息密度为346 ind./m2,年平均生物量为54.26 g/m2;不同区域和季节底栖动物的栖息密度与生物量有显著差异(P0.05),河流型生境R2年平均栖息密度最大,为722 ind./m2。湖泊型生境L4年平均栖息密度最小,为251 ind./m2。1月的平均栖息密度最高,为567 ind./m2,5月平均栖息密度最低,为163 ind./m2。用辛普森多样性指数对不同区域水质进行评价,结果表明,入湖河流和钤阳湖为轻度污染,舞龙湖为中度污染。系统聚类和MDS排序分析表明,大型底栖动物的分布具有环境空间异质性,可以划分为2个群落。     

区域洪涝灾害恢复力时空演变研究——以巢湖流域为例

提高自然灾害恢复力是应对气候变化和自然灾害的重要途径之一。在总结自然灾害恢复力研究的基础上,全面考虑自然、社会、经济、技术、管理等5个维度对其的影响,构建巢湖流域洪涝灾害恢复力评价指标体系,并基于ANP分析方法求得非独立指标间的权重,评价巢湖流域洪涝灾害恢复力,进而分析2000~2010年之间巢湖流域洪涝灾害恢复力时空演变规律,以期为提高巢湖流域洪涝灾害恢复力水平提供有价值的参考。研究结果表明,2000~2010年巢湖流域大部分地区洪涝灾害恢复力指数都在增长,但增长速率存在不同地区、不同维度上的明显差异;从流域平均水平来看,10 a间巢湖流域洪涝灾害恢复力指数在增长,其中自然维的指数是下降的,其他维度的指数为增长,并且对巢湖流域洪涝灾害恢复力增长正向影响最大的是经济维影响因子,而自然维的影响因子对恢复力增长起到了负向作用;2000~2010年巢湖流域洪涝灾害各等级恢复力分布格局变化不大,但其他地区与合肥市辖区恢复力的差距在拉大。     

基于粗糙集和BP神经网络的流域水资源脆弱性预测研究——以淮河流域为例

水资源是一种重要的自然资源和经济资源,对其未来的脆弱性进行预测可以预估研究区未来的水安全状况,对其脆弱性问题做出预警,从而及时采取治理措施。因此,合理科学的水资源脆弱性预测研究是缓解水资源脆弱性的有效手段。目前,水资源脆弱性研究主要是针对水资源现状进行评价,对其未来状况的预测较少。集成了粗糙集和BP神经网络两种方法,首先采用改进了的盲目删除法对构建的流域水资源脆弱性评价指标体系进行约简,其次通过BP神经网络拟合约简后的指标数据与脆弱度之间的映射关系,构建流域水资源脆弱性评价预测模型。基于之前研究的样本数据和脆弱性结果,探讨淮河流域未来的水资源脆弱性状况。结果表明:淮河流域2015年、2020年和2025年的水资源脆弱度分别为0.305、0.359和0.390,处于轻度脆弱和中度脆弱的状况,除2015年脆弱性状况有所好转以外,2020年和2025年的水资源脆弱性程度与近几年相比有所加剧,根据指标数据可知该现象主要是受年降水量、人均用水量、万元GDP废水排放量、垦殖指数、有效灌溉面积比和干旱面积受灾比6个指标的影响,为避免水资源脆弱性的加剧,应当有针对性的加强这几个方面的管理和控制。     

2000~2013年鄱阳湖流域蒸散量时空变化

蒸散是陆地表面水分循环的重要过程,是研究流域水资源、水循环等领域的重要参数。以鄱阳湖流域为研究对象,利用鄱阳湖流域5个主要子流域水文控制站监测流量资料和气象站监测降水资料,根据水量平衡原理计算各子流域年度蒸散,验证MODIS蒸散数据产品（ET_MOD）,并分析2000~2013年鄱阳湖流域蒸散时空变化状况和土地利用变化对蒸散量的影响。研究结果表明：（1）ET_MOD具有较高的精度,年蒸散量的平均误差为165.9 mm,平均相对误差为9.78%;（2）2000~2013年鄱阳湖流域的年蒸散变化范围875.4~912.2 mm;鄱阳湖流域总蒸散量呈先增加后减少的“几”字形季节变化特征;（3）从蒸散量与地形特征的关系看,鄱阳湖平原区蒸散量低,周边的山地丘陵区较高;各子流域的蒸散量表现为：赣江流域 > 抚河流域 > 信江流域 > 修水流域 > 饶河流域;（4）土地利用方式对蒸散量有显著的影响,各土地利用类型的平均蒸散量表现为：林地 > 农田 > 草地 > 未利用地。     

近60多年来滇池流域干旱特性及重现期分析

根据滇池流域3个气象站、3个水文站、2个水位站、14个水库站建站(1950 s)至2014年的逐月(日)气象、水文观测系列,采用标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)以及干湿指数(Ia)三类干旱指标,按游程理论识别干旱事件、确定干旱历时和干旱烈度两个特征变量;通过小波分析揭示干旱历时和烈度的周期性规律;运用Gumbel Copula函数构建干旱历时和烈度的联合分布,计算干旱联合、同现重现期,及前一场干旱影响下的后一场干旱发生的条件重现期。结果表明,滇池流域干旱趋于严重;气象、水文、农业3类干旱的干旱历时或烈度,均具有100年以上变化周期;近期的干旱(2012-02~2013-04)为1950 s以来最严重干旱,联合、同现重现期分别达120.48和224.41 a,受上一场特大干旱(2009-05~2010-03)的影响,条件重现期高达271.82 a,持续干旱的叠加效应加剧了旱情和灾害程度。从滇池水位变化、区域大气环流异常、三类干旱规律、干旱史料文献及湖泊沉积物等多方面对比分析,印证了成果的科学合理性。     

汉江流域1960~2014年降雨极值时空变化特征

深入研究降雨极值的时空变化规律和特点,有助于提高应对极端灾害的能力。通过构建PDS/GP模型,并引入降雨极值变化指标,结合统计检验分析汉江流域15个气象站点1960~2014年春、夏、秋季以及全年月降雨超定量系列的年际变化特征;利用复杂网络理论的聚类系数和节点度,结合各站点在典型年份春、夏和秋季的降雨极值变化指标,分析月降雨极值的空间分布特征。分析结果表明：从时间上看,汉江流域月降雨极值年际变化的季节性差异较大,近55 a没有明显的一致性变化趋势。受季风气候影响,夏季的月降雨极值年际变化与春、秋季相反,而秋季的变异指标年际波动最大。从空间上看,受季风气候、下垫面条件和人类活动等多种因素的综合作用,中下游月降雨极值变化的差异性要高于上游。随着相关阈值的增大,流域站网总体关联度有所降低。相同阈值下的结果表明空间上相邻的站点其关联性差异较大,部分相距较远的站点具有更大的关联性,分析结果可为降雨极值的空间插值提供参考。     

未确知信息对河流型水源保护区划分的影响

基于未确知数学理论,考虑河流环境系统信息的未确知性,定义二维水质模型主要参数为未确知参数,建立未确知二维水质模型,递推计算出保护区划分的合理长度及对应的污染物浓度取值区间及可信度分布,并对未确知二维水质模型中各参数的影响做了比较分析。结果表明,利用未确知二维水质模型,以COD为污染物计算的晋江干流水源二级保护区水域长度为6 220m,该长度能在0.934 0的主观可信度上保证水质安全,而基于确定性水质模型,利用各参数均值计算的保护区长度5 350 m存在95.22%的水质超标风险率。未确知二维水质模型各参数影响分析表明,模型应用的未确知参数及各参数变异性对模型计算结果有较大关系,未确知参数考虑越多,保护区划分长度越长;参数变异系数越小,其对计算结果影响越小。