基于Google Earth Engine云平台的黑龙江流域长时序常年和季节性水面提取及变化分析

遥感影像空间覆盖广、更新周期短,是快速提取大区域水面信息的可行技术,对水资源开发利用、管理和保护具有重要意义。针对年际内受降水波动性影响,充分应用年份内所有可用的影像数据构建年均水体指数,来减少单期影像难以准确反映年内水面特征的问题,利用Google Earth Engine （GEE）遥感云平台解决了传统影像下载和桌面端处理海量影像数据效率低的问题。以黑龙江流域为研究区,以Landsat影像为数据源,结合地形数据,提取1987—2019年常年水面和季节性水面。研究结果表明:1）相较于单期影像数据,年均水体指数能更全面反映水面的时间信息,水面提取总体精度达到95.32%,其中,常年和季节性水面的总体精度分别为96.59%、94.61%;2）与已有数据产品相比,提取的常年水面更加连续、完整,质量更好;3）近32年来,黑龙江流域常年水面面积波动较大,呈减少趋势,年均减少14.82 km2;季节性水面面积相对平稳,呈增加趋势,年均增加12.81 km2。     

漓江流域水体中重金属污染特征及健康风险评价

为了解漓江流域水体中重金属污染水平,在2019年5月对漓江干流采集62个表层水样,对水样中As、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Hg、Co和Sb这9种重金属的浓度进行了分析检测,运用美国环境保护署（US EPA）推荐的健康风险评价模型对其引起的健康风险进行了初步评价.结果表明,水样中重金属平均浓度顺序为：Mn > Zn > As > Cr > Cu > Sb > Co > Cd > Hg,其均值都未超过《生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）》规定的标准限值,且符合《地表水环境质量标准（GB 3838-2002）》Ⅰ类水质标准.从空间分布来看,As、Cr、Zn和Sb的高浓度区主要分布在漓江下游,而Cd、Cu、Hg、Co和Mn高浓度区主要分布在漓江上游.多元统计分析结果显示,Cd、Mn、Cu和Co主要来源于农业生产;Cr、Zn和Sb主要来源于旅游交通运输;As主要来源于岩石风化和土壤侵蚀;Hg主要来源于生活垃圾处置不当和大气沉降.健康风险评价结果表明,儿童比成人更易于受到重金属污染的威胁,化学致癌物重金属通过饮水途径对人体健康危害的平均个人年健康风险远远超过非致癌物的平均个人年健康风险,Cr的平均个人年健康风险最大值大于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险水平（5.0×10^-5 a^-1）;非致癌物重金属平均个人年健康风险（10^-14~10^-9 a^-1）呈现出Co > Cu > Hg > Zn > Sb > Mn,均远低于ICRP推荐的最大可接受水平.     

青藏高原拉萨河流域附石藻类群落结构特征及其驱动因子分析

为探究拉萨河中下游流域附石藻类群落结构特征及其驱动因子,于2019年9月采集并鉴定附石藻类,分析了附石藻类物种组成及空间分布状况,并采用冗余分析识别了影响附石藻类群落的关键环境因子.结果表明,共计鉴定出附石藻类6门31属,附石藻类平均细胞密度为1.92×10⁶ cells·m^-2,其中硅藻门种类数和细胞密度在各采样点均最大;干、支流附石藻类种类数和细胞密度差异显著.干、支流的优势藻属差异较小,干流的主要优势属有硅藻门异极藻（Gomphonema）、脆杆藻（Fragilaria）、桥弯藻（Cymbella）和蓝藻门浮鞘丝藻（Planktolyngbya）,支流的主要优势属有硅藻门异极藻（Gomphonema）、脆杆藻（Fragilaria）、桥弯藻（Cymbella）和蓝藻门颤藻（Oscillatoria）.冗余分析表明,温度、pH和溶解氧是影响干流附石藻类优势属群落结构的主要驱动因子,HCO₃^-和流速是影响支流附石藻类优势属群落结构的主要驱动因子.本研究为拉萨河中下游流域水生生态系统保护及水质管理提供基础资料和理论依据.     

改进WQI在川中丘陵地区典型流域水质评价中的应用——以琼江流域上游段为例

水质指数(WQI)克服了传统水质评价方法无法同时满足定性评价与定量评价的缺点,但其所需指标较多,无法做到广泛运用.以琼江流域上游段为川中丘陵地区典型流域的代表,对其2018—2019年水质监测数据进行多元线性逐步回归分析,从25个水质指标中筛选出氨氮(NH3-N)、化学需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD5)、溶解...     

农药在包气带中迁移过程的数值模拟

根据水动力学弥散理论建立农药在包气带中运移与转化过程的数学模型,评价农药使用对地下水环境的影响。选择应用范围广、用量大、毒性高的7种农药为目标污染物,以汉江流域的中下游地区的气象与土壤特征为条件进行模拟,结果表明,甲胺磷、乐果、甲草胺容易在土壤中淋溶,对地下水造成很大威胁。根据地下水埋深和设定的浓度限值,估算了农药对地下水的安全使用量。     

三峡库区上游沱江流域总磷浓度时空变化特性及影响因素分析

沱江是三峡水库上游重要的入库河流和主要的总磷(TP)来源,研究沱江流域TP时空变化特性及其成因对三峡水库TP入库污染物允许通过量达标和流域TP污染治理具有重要意义.利用2011—2018年沱江流域干支流20个国控和省控监测断面的水质数据和断面汇流区污染源数据,采用Pearson相关性分析法、单因素分析法和层次聚类分析法...     

雅砻江流域生长季植被时空变化特征及对气象因子的响应分析

在全球气候变化背景下,开展植被变化对气象因子的响应研究对流域生态环境保护和水土资源合理利用具有重要的现实意义。以雅砻江流域为研究区,基于1982—2015年GIMMS NDVI数据,首先采用多种数理统计方法揭示生长季NDVI的时空变化特征,基于滞后相关系数法分析NDVI对气象因子的时滞效应,在此基础上建立各像元NDVI与气象因子的主成分回归方程,分析影响NDVI变化的主要气象因子及其贡献率,进而揭示NDVI对各气象因子的响应变化特征。结果表明:雅砻江流域NDVI在年内呈单峰型变化,峰值出现在8月,生长季NDVI年际变化呈不显著下降趋势。流域NDVI自下游向上游逐渐减小,植被退化面积占30%,改善面积占24.28%,中游植被改善和退化面积占比最大,就各植被类型变化而言,针叶林改善比重相对较大,灌丛和草甸退化较为严重。导致流域植被变化的主控气象因子为降水和气温,其对植被变化的贡献率分别为27.68%和26.31%,其中,流域上游及中游北部地区植被变化主要受气象因素影响,中游南部及下游地区植被受气象因子与其他因子(如人类活动)的共同影响。各像元NDVI变化的主控气象因子存在显著差异,降水、平均气温和相对湿度是中上游植被变化的主控气象因子,而降水和日照时数是下游植被变化的主控气象因子。流域植被对各气象因子的响应存在一定的时滞效应,植被对各气象因子滞后响应面积大小顺序为:平均风速>降水>日照时数>平均气温>相对湿度。中上游植被对主控气象因子降水、平均气温和相对湿度的响应主要为当月及滞后1个月;下游植被对主控气象因子降水的响应主要为滞后1个月和滞后3个月,而对主控气象因子日照时数的响应主要为当月。     

GIS和RS技术应用于流域水生生物时空分析的研究进展

近年来地理信息系统（GIS）和遥感系统（RS）（简称"2S技术"）在水文和环境领域得到了较为广泛的应用,但是如何在大流域尺度开展水生生物时空分析和退化诊断仍然是当前水生态学科的难点问题.本文面向新时期国家水生态质量管理重要需求和水生生物时空诊断学术前沿,全面梳理总结了近20年来2S技术在水生生物领域的研究进展,分别从GIS和RS的技术方法和应用等方面阐明了2S技术的适用性和优缺点.结果表明:近年来国内外针对2S技术在水生生物时空分析中的应用研究成果数量呈显著上升趋势,水生植物和叶绿素是该领域的研究热点;GIS技术在流域水生生物时空分析中的常用方法包括缓冲区分析法、叠加分析法和空间插值法,可以进行缓冲带划定、水生生物时空信息获取和趋势分析;RS技术可实现长序列水生生物数据的快速获取,主要包括经验模型、半经验模型和机理分析模型,可从空间尺度实现对水生生物的反向溯源和正向模拟预测.2S技术的联合应用将是未来大尺度水生态问题诊断的重要技术手段和发展趋势,能更好地定性和定量识别流域水生生物的时空变化规律;加快研发水生生物自动监测与快速识别等智能监测设备,实现5G技术、大数据分析、云计算、AI与2S技术的深度融合将是今后大尺度水生态时空问题诊断的重要发展趋势.      

景观类型与景观格局演变对洪泽湖水质的影响

基于Landsat序列遥感影像数据解译进行了景观类型分类,分析了2008—2018年洪泽湖16个监测点位水质数据变化特征,从流域尺度研究了景观类型和景观格局演变对湖区水质的影响机制.研究结果表明,洪泽湖区主要水质风险指标为总氮（TN）和总磷（TP）,淮安南区域TN和TP浓度较高.2000年之前洪泽湖流域内景观类型主要为旱地（43.3%）,2000年后主要景观类型逐渐转变为水田（37.7%）和建设用地（23.6%）.建设用地、水田、入湖河流、围圩和围网养殖面积与湖区TN和TP浓度呈显著正相关,林地和草地面积与TN和TP浓度呈显著负相关.围圩养殖面积对TN浓度变异解释度最高,建设用地面积对TP浓度变异解释度最高,分别为47.6%和43.2%.近20年洪泽湖流域景观破碎度增大,斑块密度指数（PD）和蔓延度指数（CONTAG）与湖区TN、TP浓度呈显著正相关.建设用地、围网和围圩养殖面积增加以及景观破碎化增强与湖区TN和TP浓度上升密切相关.减少围圩和围网养殖的面积比例,控制建设用地和水田规模,降低生态空间景观破碎度,是维护和修复洪泽湖水质安全和水生态健康的重要抓手.