基于ARIMA模型的辽河流域生态足迹动态模拟与预测

将能值与生态足迹理论相结合,引入能量折算系数,通过能值密度构建能值-生态足迹模型,并应用此模型对辽河流域2001—2010年生态承载力和生态足迹进行计算。生态承载力计算主要是自然生态承载力和本地产品产出承载力,其中自然生态承载力主要考虑可更新资源的承载力,本地产品产出承载力主要包括生物资源产出承载力和工业产品产出承载力。生态足迹的计算主要包括消费足迹和污染足迹,消费足迹主要测算生物资源消费、能源消费和水资源消费足迹。污染足迹主要测算废气和生活废水、工业废水对自然生态系统带来的负荷。测算结果表明:2001—2010年辽河流域人均生态承载力和人均生态足迹均有所增加,但是生态足迹的增长速度远远大于生态承载力,致使流域内自2001与2009年生态略有盈余外,其余年份均出现生态赤字,处于不可持续发展状态。以能值-生态足迹模型测算结果为基础,基于EViews采用自回归综合移动平均模型(ARIMA),对流域内10年的生态足迹和生态承载力进行动态模拟。首先通过ADF与PP单位根检验时间序列的平稳性;其次分析序列的自相关函数图和偏自相关函数,初步确定AR和MA的阶次;再根据R2、AIC及SC准则,进行模型参数估计并诊断分析;最后确定最佳模拟模型。以ARIMA模型预测2011—2015年辽河流域生态足迹和生态承载力的演变趋势。预测结果表明,人均生态足迹在未来5年内会继续呈直线式增长,到2015年达到7.387 8 hm2,是2001年的2.16倍;而人均生态承载力在2011年之后开始下降,生态赤字继续扩大,到2015年增长到-4.167 67,约为2005年的10倍,流域内不可持续发展形势会更加恶化。最后提出辽河流域生态安全建设的对策。能值-生态足迹模型测算结果与实地调研基本相符,较真实反映了辽河流域可持续发展状况。基于ARIMA模型模拟预测结果可为未来流域开发和建设提供参考依据。     

长江流域旱涝灾害特征研究

利用长江流域地区(1956-2007年)148个站点全年的逐日降水资料,采用Z指数作为旱涝指标,对长江流域地区旱涝的转化规律及其时空变化特征进行了探讨,结果表明:长江流域降水量具有明显的年际变化,夏季和年降水量的变化趋势一致;春季的降水周期较夏季具有明显的周期性,从研究的时段内看,春季降水周期为17 ～21年为主,夏季以10～ 15年为主周期;旱涝灾害发生的频率与降水量、暴雨出现的频数呈现正相关,旱涝空间分布上存在一定的结构性,干旱大都发生在长江上游地区(四川和云南的一部分地区)以及湖北部分地区,洪涝主要发生于长江中下游地区,特别是在湖南、安徽、湖北等地.     

人水系统的自组织演化模拟与实证

人水系统是一个开放的复杂巨系统,研究其自组织演化过程对促进区域人水和谐和可持续发展具有重要意义。论文在辨析人水系统基本内涵的基础上提出了其概念模型,基于自组织理论分析了人水系统的演化具有开放性、涨落、非线性、反馈、不稳定性和支配性等特点。在此基础上借鉴协同学、耗散结构论等将序参量判据和熵判据结合,构建了人水系统的自组织演化模型,并应用到人水矛盾突出的石羊河流域。案例分析表明：石羊河流域人水系统的社会经济、生态环境和资源开发利用三个子系统在2001-2011 年的协同度总体呈“S”型上升趋势,具体演化路径略有不同;人水系统的整体演化以2006 年为涨落点,在政策驱动下,系统不断输入负熵,由混乱无序向协调有序的良性发展方向演化,开始趋向新的稳态,结果验证了模型应用的可行性。     

黑河流域中游地区生态环境变化特征及驱动力

多角度分析黑河流域中游地区植被覆盖度时空变化特征,并建立基于演变过程的生态系统灰色关联度模型,分析生态环境变化的驱动因子.研究表明:1)1999~2008年,平原旱地、低覆盖草地、有林地年最大归一化差异植被指数(NDVI)增幅较大,达0.1~0.2,疏林地2004年后保持高速增长,年最大NDVI增幅0.208,增长了77.6%; 2)张临高盆地年最大植被覆盖度线性拟合年均增幅0.0063,生长季节平均植被覆盖度在小幅波动中呈现稳定增长趋势,拟合优度达0.74;甘州区生态治理成效最显著,年增长幅度集中在0.03~0.3;临泽县和高台县以增长为主,但局部过渡带地区下降幅度达0.1~0.3; 3)植被7~10月覆盖度呈现明显增长趋势,峰值从6~7月延迟到7~8月,2007年达0.39;植被覆盖度分级结构呈现优化趋势,极低覆盖度植被逐渐转化为低覆盖度植被,2007年相比2000年降低25%以上,高覆盖度植被1998~2008年间增长约16%; 4)根据3种植被覆盖度变化与各驱动因子关联分析,气象水文因子主要包括降雨量、蒸发量、径流量,最大关联度分别为0.91、-0.83、0.76,社会经济因子主要包括农作物播种面积、第一产业产值、农业科技水平,最大关联度分别为-0.81、0.78、0.81.     

GIS支持下的岷江上游流域景观格局分析

在GIS技术支持下,利用2000年遥感资料,在土地利用分类基础上编制景观类型图;运用生态学与景观生态学的基本原理,选取景观斑块数、变异系数、分维数、分离度、破碎度等反映景观空间格局的指数,从景观斑块特征、景观形状、景观异质性以及景观的空间分布等方面对岷江上游流域的景观格局进行了分析。结果表明：①草地与林地构成了研究区景观的主体,二者面积占研究区总面积的95.12%,草地因其面积最大而成为整个景观的基质;②研究区幅员辽阔,以藏、羌族为主的少数民族居民喜好聚居等特点,使得耕地、城乡居住建设用地出现小聚居、大散居格局,其分离度与破碎度均较大;③因研究区海拔高差大,整个景观格局呈现出明显的垂直分布特征,从山谷到山顶依次按照城乡居住建设用地—耕地—林地—草地—水域—未利用地的顺序分布。     

长江流域地表水中镉生态风险的区域差异分析

围绕长江流域地表水中镉（Cd）的水质基准和生态风险的区域差异展开分析.首先,根据我国《淡水水生生物水质基准——镉》推荐的方法,结合长江流域地表水的硬度分布对Cd长期水质基准值进行了校正;在此基础上,考虑长江流域的物种区系特征,进一步修正得到了Cd长期水质风险阈值,并依此阐释了长江流域的Cd长期水质风险阈值分布和风险商分布的区域差异性.结果发现,经硬度校正和物种修正后,长江流域不同城市间Cd长期水质风险阈值的最大值为0.75 μg·L^-1,最小值为0.08 μg·L^-1,二者相差近10倍;不同城市间Cd风险商的最高值为1.12,最低值为0.035,二者相差达32倍.长江流域上中游交界区和洞庭湖水系等重点区域的Cd生态风险高,尚需深入研究.     

基于随机森林模型的四川盆地臭氧污染预测

为研究四川盆地臭氧(O₃)污染长期变化,使用四川盆地18个城市的地面O₃浓度数据和气象观测数据,首先分析了2017～2020年间四川盆地O₃浓度的时空分布特征,再利用随机森林模型,筛选出影响O₃浓度变化的主导气象因子,构建了气象因子和O₃浓度之间的统计预测模型,并对2020年四川盆地城市群的O₃污染状况进行预测分析.结果表明：(1)2017～2020年间O₃浓度呈现波动变化趋势,2019年出现一个低值,2020年O₃浓度又有所回升.(2)气象影响因子中相对湿度、日最高温度和日照时数对O₃浓度变化具有重要意义,而风速、气压和降水量的重要性较低;同时,气象因子之间也存在着不同的线性关系,气压与其他气象要素呈现负相关性,而剩余气象要素之间正相关关系较为明显.(3)基于随机森林构建的O₃预测模型的拟合优度(R²)较高,展示出较好的预测性能,能够较好地预测O...     

拒马河流域河流沉积物与土壤重金属含量及风险评价

拒马河流域河流沉积物与土壤存在污染下游北京市和雄安新区生态环境的风险,为此,沿源头至张坊出山口采集河流沉积物与土壤样品,将样品进一步分为干流底泥（29件）、河岸土壤（27件）和农田土壤（26件）这3种类型,采用富集因子法和潜在生态风险指数法开展了重金属富集特征与生态风险评价研究.结果表明,研究区河流沉积物与土壤Cd、Hg、Pb、Zn和Cu含量均值高于白洋淀底泥与河北省表层土壤含量均值,As、Cr和Ni含量则偏低.各重金属污染程度由高到低为：Cd>Hg>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni>As,生态风险综合指数显示农田土壤和河岸土壤以轻微风险为主,其次为中度;干流底泥潜在生态风险则以中度、重度和严重为主,分别占比为35.5%、24.1%和24.1%,主要贡献因子为Cd和Hg.多元统计分析结果表明Cd、Pb、Zn和Cu主要污染源为工矿活动;Cr、Ni和As则主要由成土母岩风化控制,As还受农业活动等的影响;Hg则由工矿活动、母岩风化和大气降尘等复合污染源控制.总体上,研究区土壤重金属风险整体处于轻微等级,但台峪-司各庄-蓬头河段干流底泥中存在Cd等重金属明显富集的现象,环境监测、河道清淤与治理应以该河段为重点.     

柴达木盆地水资源承载方案系统分析

利用系统动力学对柴达木盆地的水资源承载力进行了深入研究 .根据该地区的特点以人口为主要承载目标建立了柴达木盆地水资源系统动力学仿真模型 ( SDIMWRSCCB) .通过该模型对柴达木盆地 2020年和 2050年的水资源承载力以及承载人口进行了预测和分析 ,提出高、中、低 3个方案 .并进一步分析比较得出一个经济和环境协调发展的综合方案 ,从而为决策者提供了科学的决策依据 .     

低层通风量及逆温对四川盆地空气质量的影响分析

将四川盆地分为西部平原、中部丘陵和东部山地,采用2014-2020年的ERA5再分析资料、生态环保部官网18个站点的每日AQI监测数据,以及4个探空站的探空数据,利用相关系数和显著性检验的方法,讨论通风量及逆温对空气质量的影响.结果表明,四川盆地空气质量逐年变好,贴地层的通风量等级越大,空气质量越好.总的年均通风量呈先...