Isomorphic chain graphs for modeling spatial dependence in ecological data

Graphical models (alternatively, Bayesian belief networks, path analysis models) are increasingly used for modeling complex ecological systems (e.g., Lee, In: Ferson S, Burgman M(eds) Quantative methods for conservation biology. Springer, Berlin Heilin Heideslperk New York, pp.127–147, 2000; Borsuk et al., J Water Res Plann Manage 129:271–282, 2003). Their implementation in this context leverages their utility in modeling interrelationships in multivariate systems, and in a Bayesian implementation, their intuitive appeal of yielding easily interpretable posterior probability estimates. However, methods for incorporating correlational structure to account for observations collected through time and/or space—features of most ecological data—have not been widely studied; Haas et al. (AI Appl 8:15–27, 1994) is one exception. In this paper, an “isomorphic” chain graph (ICG) model is introduced to account for correlation between samples by linking site-specific Bayes network models. Several results show that the ICG preserves many of the Markov properties (conditional and marginal dependencies) of the site-specific models. The ICG model is compared with a model that does not account for spatial correlation. Data from several stream networks in the Willamette River valley, Oregon (USA) are used. Significant correlation between sites within the same stream network is shown with an ICG model.     

水质综合评价的径向基函数网络模型

针对目前水质综合评价中常规方法存在的问题 ,提出了径向基函数网络模型 (简记为 RBF-ANN)。以吉林省白城市地下潜水水质资料为例 ,运用该方法对监测样点进行了综合评价。通过与其它方法对比 ,结果表明 ,利用RBF-ANN模型进行水环境质量综合评价不仅方法简便 ,而且结论更接近客观实际。     

不同管材对氯胺消毒副产物生成与水质生物稳定性的影响

模拟考察了上海某水厂出厂水在不同输配管网体系中水质的变化规律,研究了管材和氯胺投加量对输配过程水质变化的影响.结果表明,不同输配管网体系氯胺的衰减速率总体上符合如下规律:镀锌管>铜管>不锈钢管>聚乙烯管(PE管)>三型聚丙烯管(PPR管),季节因素对氯胺衰减速率影响较大,秋冬季节氯胺衰减的速率显著降低;消毒副产物三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的生成规律为:PE管?PPR管>玻璃管>不锈钢管>铜管>镀锌管;五种管材中异氧菌总数(HPC)的生长数量为:镀锌管>>PE管>不锈钢管>PPR管>铜管;铜管和PE管中生物可同化有机碳(AOC)显著高于其余管材及出厂水.     

长江（万州段）水体溶解性有机物的荧光光谱分析

按照河床形态、水文条件、排污口分布、支流状况等特点从长江万州段及长江支流苎溪河选取8个断面进行采样,对水样中溶解性有机物（DOM）的荧光光谱特征进行了分析和研究。利用日立F 4500荧光分光光度计对长江水、普通自来水和纯水在紫外光激励下产生的荧光光谱及其特性进行了比较研究。同时,研究了不同水样、不同取样点的水体DOM的荧光特性和三维荧光光谱图。结果表明：长江水在波长290 nm左右的紫外光激励下能产生较强的荧光。荧光峰是350~550 nm 范围的宽谱峰,荧光峰值波长在450 nm左右。但是不同取样点水样的荧光峰强度明显有差异,在4号、5号、2号取样点的水样荧光强度明显高于其他取样点,这与采样点附近污染源排放有明显的关系。该研究方法可作为鉴别水质污染的一种有效的手段.     

湖北省道路网络中心性与土地利用景观格局关系分析

深入理解道路网络与土地利用之间的关系有助于开展可持续的土地利用与道路网络规划。引入多中心性评价模型,对临近中心性、中介中心性、直线中心性3个指标,运用UNA对湖北省道路网络中心性进行测度;选取景观百分比,香农多样性指数,平均斑块大小,平均形状指数4个景观格局指数计算土地利用景观格局特征,并通过斯皮尔曼相关方法对两者之间的关系进行探讨。结果表明:(1)湖北省道路网络中心性格局和空间特征各异,整体上东高西低,临近中心性呈现条带状分布,中介中心性呈孔隙状分布,直线中心性呈片状分布;(2)景观层面上,土地利用景观破碎化和多样化对直线中心性最为敏感,而临近中心性与中介中心性与景观格局指数关系相对复杂;(3)在类型层面上,道路网络中心性与各类土地利用景观格局相关性各异,其中高中心性区域对林地表现为鲜明的排斥和破碎化效应,而对建设用地表现为强烈的吸引和空间集聚现象。该研究以道路网络中心性视角探讨道路网络与土地利用景观格局之间的关系,为区域空间形态和构成及其相关影响因素提供了新的视角。     

太湖流域上游河流污染空间分布特征研究

为把握太湖流域上游西北部河网区域水体的N、P污染特征及其空间分布,2010年8月在该区域内的武进港 直湖港水系、洮滆水系、丹扁孟河（丹金溧漕运河、扁担河及孟津河）以及宜溧河水系的河网,监测了39个河流断面的水质。研究表明,4水系TN平均浓度分别为388、283、291及193 mg/L,DTN占TN比重分别为9180%、7843%、7001%及8444%,河网氮输出均以DTN为主。在DTN中NO-3 N浓度所占比重分别为6747%、5275%、7748%及4281%,NH+4 N浓度所占比重分别为1633%、3316%、1127%及4351%。TP平均浓度分别为059、030、026及015 mg/L,DTP所占比重分别为6213%、4019%、4673%及3197%,而PO3-4 P浓度占DTP比重分别为2073%、5461%、4327%及7772%。武进港 直湖港水系N平均浓度显著（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<001）高于宜溧河水系,与其它两水系无显著差异,P平均浓度显著（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<005）高于宜溧河水系和丹扁孟河,与洮滆水系无显著差异。影响太湖流域上游西北部区域河流水网水质的主导因素为氮污染,而其中以DTN污染最为严重。太湖西北部是蓝藻水华暴发的重灾区,上游区域DTN的大量输入,将成为引发太湖水体生态系统灾变的潜在风险     

长江上游月降水人工神经网络预测模型

长江上游月降水量预测对于三峡库区及整个长江流域水资源管理具有重要意义。根据长江上游不同气候区降水差异,选取玉树、九龙和宜宾3个代表性气象站点近60 a的月降水量数据,运用反向传播神经网络、径向基函数神经网络、广义回归神经网络和多元线性回归法,确定降水时滞和降水月份,建立月降水预测模型,来预测未来一个月的降水量,并采用均方误差和判定系数来验证和对比各种模型的模拟效果。结果显示：人工神经网络模型总体上优于多元线性回归,特别是反向传播神经网络的模拟结果各站表现较好,在确定合理的输入变量和网络结构后,可以尝试作为长江上游各站月降水预测模型。〖     

城镇化平原河网区下垫面特征变化及洪涝影响研究

城镇化是人类改变地表最深刻、最剧烈的过程之一,针对平原区城镇化引起的洪涝加剧问题,以浙东沿海奉化江流域中下游平原为例,利用高分辨率遥感影像和地形图资料获取1990~2010年间下垫面特征信息,从土地利用类型、河网水系和地面高程3个方面,分析城镇化过程中平原河网地区下垫面特征变化及其对区域洪涝调蓄能力的影响。研究结果表明:平原区城镇化对下垫面的影响不仅表现为城镇不透水面的增加,径流系数的增大,同时城镇扩张过程中农田和水系转化为城镇用地,而后者具有相对较高的防洪标准,使得新建城区地面高程明显增大,河网调蓄能力亦呈不断减少趋势。洪涝模拟显示以上下垫面变化导致区域可调蓄洪涝的空间逐渐减少,洪涝风险程度加大,并呈现向相对低洼地带转移的趋势特征。     

长江三峡花岗岩坡面林地土管特性及其对管流的影响

相互连通具有一定通透性的土壤大空隙称为大孔隙,亦可称其为土管。根据土管成因不同将其分为四种类型,即土壤动物流动导致的土管、植物根系形成的土管、土壤裂隙形成的土管和土壤水分运动形成的土管。在长江三峡花岗岩地区至少存在两种成因的土管,即植物死亡根系形成的（生物性）土管和由土壤裂隙形成的（地质性0土管。由降雨导致水分在土壤大孔隙中的运动过程称为管流,管流是优先流的主要形式之一。管流的产生对于降雨而言具有一定的滞后性（管流开始出现一般较开始降雨时间推迟3－4小时）,管流的产生与降雨强度、降雨量和土壤水力特性等要素有关,相同条件下管流流量和降雨强度及降雨量呈正相关,管流特性不仅与土管的成因有关,而且与土管在土壤剖面的位置也有一定关系。由于土管内部粗糙程度和分枝合流情况不同,土壤前期降雨量、本次降雨强度影响也造成管流的水文过程产生差别。     

Trophic structure of ecosystems and ecotoxicology of soil organisms

Studies on the ecotoxicology of soil organisms have led to the revision of views on the trophic structure of ecosystems. It was found that the microbial link is obligatory and controls the migration of toxicants and their effects in the food chain. Differences in effects are accounted for by both the physiological stability of organisms and their affliation with relatively independent and biogeochemically closed ecosystems differing in their spatiotemporal scales. The latter form a hierarchical three-level structure: ecosystems of unicellular organisms—ecosystems of small multicellular organisms—the ecosystem of large multicellular organisms, or of biogeocenosis. Trophic networks within the structure are united by ecosystemophagy as the type of feeding of large multicellular organisms, and this accounts for the importance of the latter as indicators of long-term changes in a biogeocenosis.