道路干扰对澜沧江流域景观格局的影响

道路交通在促进人类社会经济发展的同时,也给生态环境带来了诸多影响。研究道路交通的干扰强度、空间格局及其影响,对保护自然环境、维持生态系统健康意义重大。研究基于道路等级、道路所处的环境特征等因素构建道路干扰指数,定量评价了澜沧江流域道路网络的干扰强度,系统分析了流域道路干扰的空间格局特征及其对流域景观的影响。结果表明,澜沧江流域道路网络干扰程度存在明显的区域分异,中游和下游地区明显大于上游地区。流域道路干扰域为边界复杂的不规则多边形,呈现出以离散的强干扰区域为中心,干扰强度向外围逐渐减弱的空间格局。对比不同等级道路干扰域内的景观格局及其变化特征发现,耕地和建设用地等代表人类活动的景观集中分布于道路强干扰区域内,并且强干扰区域内景观组分的变化幅度远大于低干扰区域。从上述分析结果可以看出,道路对其沿线景观格局的变化具有很强的驱动作用,流域道路发展应避开生态环境敏感区域。     

Use of linkage mapping and centrality analysis across habitat gradients to conserve connectivity of gray wolf populations in western North America

Centrality metrics evaluate paths between all possible pairwise combinations of sites on a landscape to rank the contribution of each site to facilitating ecological flows across the network of sites. Computational advances now allow application of centrality metrics to landscapes represented as continuous gradients of habitat quality. This avoids the binary classification of landscapes into patch and matrix required by patch-based graph analyses of connectivity. It also avoids the focus on delineating paths between individual pairs of core areas characteristic of most corridor- or linkage-mapping methods of connectivity analysis. Conservation of regional habitat connectivity has the potential to facilitate recovery of the gray wolf (Canis lupus), a species currently recolonizing portions of its historic range in the western United States. We applied 3 contrasting linkage-mapping methods (shortest path, current flow, and minimum-cost-maximum-flow) to spatial data representing wolf habitat to analyze connectivity between wolf populations in central Idaho and Yellowstone National Park (Wyoming). We then applied 3 analogous betweenness centrality metrics to analyze connectivity of wolf habitat throughout the northwestern United States and southwestern Canada to determine where it might be possible to facilitate range expansion and interpopulation dispersal. We developed software to facilitate application of centrality metrics. Shortest-path betweenness centrality identified a minimal network of linkages analogous to those identified by least-cost-path corridor mapping. Current flow and minimum-cost-maximum-flow betweenness centrality identified diffuse networks that included alternative linkages, which will allow greater flexibility in planning. Minimum-cost-maximum-flow betweenness centrality, by integrating both land cost and habitat capacity, allows connectivity to be considered within planning processes that seek to maximize species protection at minimum cost. Centrality analysis is relevant to conservation and landscape genetics at a range of spatial extents, but it may be most broadly applicable within single- and multispecies planning efforts to conserve regional habitat connectivity.     

珠三角工业城市污染物入河量空间特征分析

以东莞市第一次全国污染源普查成果为数据基础,调查估算2010年东莞市33个镇街和25个水功能区的COD、氨氮入河量,并应用GIS技术及相关分析法分析污染物入河量空间分布特征及其影响因素。研究发现：①东莞市各镇街及水功能区的污染物入河量呈明显不均匀分布,人口、GDP是影响污染物入河量空间分布的主要因素。②河网区、非河网区镇街的工业污染物入河量与GDP均呈较好的正相关关系,但非河网区单位污染物入河量GDP产出拟合曲线斜率是河网区的31倍,显示河网区镇街每增长单位污染物入河量所产生的GDP远远小于非河网区,河网区镇街往往付出巨大的污染代价而经济增长却非常有限。     

Optimal locations of monitoring stations in water distribution systems under multiple demand patterns: a flaw of demand coverage method and modification

A flaw of demand coverage method in solving optimal monitoring stations problem under multiple demand patterns was identified in this paper. In the demand coverage method, the demand coverage of each set of monitoring stations is calculated by accumulating their demand coverage under each demand pattern, and the impact of temporal distribution between different time periods or demand patterns is ignored. This could lead to miscalculation of the optimal locations of the monitoring stations. To overcome this flaw, this paper presents a Demand Coverage Index (DCI) based method. The optimization considers extended period unsteady hydraulics due to the change of nodal demands with time. The method is cast in a genetic algorithm framework for integration with Environmental Protection Agency Net (EPANET) and is demonstrated through example applications. Results show that the set of optimal locations of monitoring stations obtained using the DCI method can represent the water quality of water distribution systems under multiple demand patterns better than the one obtained using previous methods.     

基于中国风能资源专业观测网的近地层风切变日变化特征

以中国风能资源专业观测网2009年5至10月10~120 m的梯度风观测数据分析了全国近地层风切变特征,结果表明:①风切变总体呈现规律性变化趋势,即:日出前和日落后切变指数较大,随着近地层温度升高,切变指数逐渐下降,近地层温度达到最高时,切变指数达到最低值,后随着日落、地面温度下降,切变指数逐渐上升,直到次日日出、日落周期;②因局地海(湖)陆分布的差异以及下垫面粗糙程度的不同,切变指数在各地的变化可归纳为如下几种类型:典型陆地型、海陆效应差异型、湖(河)陆效应差异型、特殊地形(峡谷)型、切变指数偏大型和特殊型;③从不同梯度间的风切变特征来看,低层(30 m附近)较为明显,而中高层(50 m和70 m)较小,说明30 m高度为我国近地层风速变化较为明显的层次。该研究资料序列短,可能在反映全国近地层风切变特征的普适性方面还存在一定的不足,但仍可作为我国风能资源丰富区近地层不同梯度间风切变分布和变化特征的重要参考,期望通过该研究的开展为风电场的布设及近地面层风能资源的利用提供技术依据。     

公路路网建设项目声环境影响评价研究

以甘肃省某市新区基础设施建设中的路网建设为例,根据公路路网的交通参数、道路地形地貌条件、路面设施等,利用导则推荐模式预测路网噪声贡献值。该新区路网中道路距离多在500m以上,不论道路平行还是相交,噪声影响以主干道为主,以次干道为辅,相互影响;根据路网噪声环境影响的特点,提出切实可行的声环境影响减缓措施。     

基于AGA-BP神经网络的采空区危险性评价

针对采空区危险性评价的影响因素众多且关系复杂的特点,提出了基于AGA-BP神经网络算法评价采空区危险性。将岩体结构、地质构造、岩石抗压强度等13个影响因子作为神经网络输入,采空区危险性等级作为输出,建立一个采空区危险性评价的BP神经网络模型;采用自适应遗传算法(AGA)对BP网络的初始权值和阈值进行全局寻优,将寻优结果回代入网络中进行训练并预测得出采空区危险性等级;利用其它智能算法与该预测结果做出比较,以验证AGA-BP算法的有效性及优越性。结果表明:该算法的优化效果明显,同时在训练时间与预测精度上较其它智能算法有突出的优势,是一种在采空区危险性评价方面值得推广的新方法。     

基于小波分解及遗传BPNN耦合模型的地表水As浓度预测研究

随着工业的快速发展,水体中污染物超标事件时有发生,造成了较严重的水环境污染问题.水环境监测与预报是环境科学研究的重要内容.为了实现地表水砷（As）污染的准确预报,本研究提出小波分解、遗传算法与BP人工神经网络的耦合建模方法,并结合某河流监测站1998—2016年共19年的地表水质监测数据,通过皮尔逊相关系数和信息指标评价法对模型输入变量进行筛选,最后对比分析了在不同水质参数输入情况下BP人工神经网络（BPNN）、遗传算法改进的BPNN（GABP）、小波-遗传BPNN耦合模型（W-GABP）对后6年（2011—2016年） As浓度预测结果的均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）、平均绝对百分比误差（MAPE）,以确立最优模型.结果表明：①多水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为17.51%、15.98%、14.46%,单水质参数BPNN、GABP与W-GABP耦合模型预测结果的MAPE分别为18.78%、16.74%、7.83%;②小波分解数据前处理及遗传算法均能较大程度地提高预测模型的精度;③对于地表水水质预报,需对比不同模型在不同输入变量下的预测结果,以获得最佳的预测精度.单水质参数输入的W-GABP耦合模型能较准确地预报地表水As浓度的变化情况,对数据缺乏地区水质监控和地表水As污染防治具有重要意义.     

乡村路网对三峡库区社区水平森林结构的影响

道路作为人为扰动介质被认为是短时空尺度森林景观演化或用途转换的主要驱动力之一,体现为明显的“通道-阻隔”效应。论文以重庆市石柱县西沱镇为例,以3期遥感影像和调研数据为基础,利用ArcGIS的缓冲叠加功能,基于路网动态变化角度,从类型、林龄、起源等主要森林结构方面分析路网变化对森林结构变化的影响。结果表明：1）研究区道路数量先增加后减少,道路质量以等外公路和村级公路的改善为主。2）道路对森林景观干扰性明显。森林从类型、起源、林龄三方面在道路缓冲区内的破碎度均高于非缓冲区内的破碎度。1992—2002年及2002—2014年两个时期相比,前一时期其他灌木林、幼龄林以及萌生林大幅减少,基本表现为道路缓冲区内减少量大于非缓冲区内减少量。后一时期乔木林、中龄林以及萌生林有所增加,其他灌木林和成熟林轻微减少,其中,乔木林在道路缓冲区内增加量大于非缓冲区内增加量,中龄林及萌生林则表现为道路缓冲区内增加量弱于非缓冲区内增加量。3）道路影响域范围内,在无政策性干预条件下,道路的增加和质量的提高很大程度上导致森林景观的退化,低级路段的消失则有助于森林景观的恢复。     

输水情景下白洋淀好氧反硝化菌群落对溶解性有机物的响应

溶解性有机物（DOM）是影响微生物群落演变的重要因素,而生态输水是白洋淀的一个重要特征,为了探究输水情境下DOM对好氧反硝化菌的影响,本文结合水体DOM的组分解析和好氧反硝化高通量测序技术,进行了水体好氧反硝化菌对DOM的响应研究.结果显示,白洋淀水体DOM的相对浓度存在显著差异,河口区要低于内部区;DOM呈现出较强自生源特征,河口区具有更高的分子量和更强的腐殖化;平行因子法解析出3种类蛋白组分和1种类腐殖质组分,类蛋白组分占比达到35.64%~96.38%,与荧光区域积分得到类蛋白占主体的结果相一致.与此同时,该时期水体好氧反硝化菌主要属于变形菌门（Protebacterice）,主要包括Cupriavidus、Aeromonas、Thauera、Shewanella和Pseudomonas,与随机森林筛选出的指示物种相一致;网络分析得到35个网络关键节点,主要隶属于Thauera、Cupriavidus以及Unclassified_bacteria;冗余分析（RDA）显示类腐殖质物质是影响水体整体好氧反硝化菌群落组成的因子,类蛋白物质是影响指示物种群落和关键节点群落结构分布的重要因素.综上可知,水体溶解性有机物中类蛋白组分可以作为筛选适于生态输水期水体特征的耐低温高效好氧反硝化菌的碳源选择.