基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。     

三峡水库支流大宁河冬、春季水华调查研究

以三峡水库主要支流--大宁河冬、春季2次不同类型水华的调查数据为依据,分析并比较了不同水华期间水质的变化、营养盐的构成及水华的特征.结果表明,大宁河冬季水华以唐家湾为中心,叶绿素a(Chl-a)含量较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=260];随着藻类的生长总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数出现富集而含量升高,溶解氧(DO)和pH却出现低值;水华高峰期水体藻类较少,共发现2门4种,水华优势种为铜绿微囊藻和水华微囊藻,藻密度高达3.15×10~7个/L,相关加权综合营养状态指数为80,属于重度富营养化水体.而春季水华属于自回水段以下整体性暴发,Chl-a含量也较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=140];TN、TP和高锰酸盐指数均是随着水华的发生逐渐升高;水华高峰期藻类种群丰富,共发现5门44种,各断面水华优势种和藻密度均不同,相关加权综合营养状态指数显示东坪坝和白水河为轻度富营养化水体.相关性分析表明,冬季水华期间Chl-a与TN、TP、高锰酸盐指数、水温呈显著正相关,与DO、透明度(SD)呈显著负相关;春季水华Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关,与SD呈显著负相关.冬季水华pH与SD呈显著正相关,与TN、TP、高锰酸盐指数呈显著负相关;而春季水华pH与Chl-a、TP、高锰酸盐指数、DO、气温呈显著正相关,与SD呈显著负相关.     

三峡库区区域经济形势及其发展战略探讨

长江三峡工程是举世瞩目的大型水利水电工程,库区的经济发展问题与相关生态环境问题同样引人关注。三峡库区经济的发展不仅有利于整个长江上游地区的全面发展,而且关系到库区百万移民的生计和社会稳定的大局。基于区域经济理论,运用SWOT方法对三峡库区经济发展的现状进行了分析评价。通过库区经济发展优势、劣势、机遇和挑战因素的客观分析,结果发现,特色生态农业、沿江旅游、物流业将成为库区产业的优先发展方向,与民生相关的移民安稳致富、城乡统筹发展等政策则成为库区经济战略的重要选择。旨在进一步整合库区资源、优化产业结构、提高经济增长质量、提升整体经济实力,为库区制定具针对性的区域经济发展战略提供有益参考。
     

丹江口水库生态系统健康综合评价

2007年7月～2008年5月按季度对丹江口水库4个库区(丹江库区、汉江库区、取水口和五青入库区)的水环境和浮游生物进行了调查,采用生态系统健康指数(EHI)法和营养状态指数(TSI)法对该水库的生态系统健康状态进行定量的综合评价.结果表明:2007年7月～2008年5月,丹江口水库整体处于中营养状态,健康状态中等,健康状态总趋势是丹江库区>取水口>汉江库区>五青入库区;各库区生态系统健康状态存在季节性差异,丹江库区、取水口两库区全年为中等,汉江库区在夏季为较差,其它季节中等,五青入库区在冬季最差,其它季节较差.此外,对两种评价方法进行了比较,表明丹江口水库属于响应型生态系统,生态系统健康指数(EHI)适用于丹江口水库生态系统健康的评价.     

瀑河水库蓄水后水质变化预测

瀑河水库拟作为南水北调中线的一个调蓄水库。在瀑河水库淹没区内布10个采样点，分别采集0－20、20－40、40－60cm深度的土壤，实验室中模拟水库蓄水淹没情景，连续监测“库水”水质，试验表明：蓄水初期土壤中营养物质溶出对库水水质有一定影响，且随着时间的推移，各营养物质溶出的速度及浓度变化不同，蓄水16天后浓度趋于平稳，库水水质达到地表水环境质量Ⅱ类标准，将模拟值作为初始值，利用WQRRS模型进行运行期水质预测，得到结论为：（1）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质为Ⅱ－Ⅲ类；（2）当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质大多为Ⅲ类，部分情况下为Ⅳ类，且N、P超标；（3）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域径流水质为Ⅱ类时，在2010、2020和2030水平年水库水质全部为Ⅱ类；当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值时库水水质则为Ⅲ类。     

三峡库区中低产土壤重金属含量及其与小麦吸收的关系

三峡库区中低产土壤的Hg,As,Cr,Pb,Cu五个重金属含量（除渝北区外），均在国家土壤环境质量标准内，属自然背景值一级标准。Cd和Zn高于全国土壤中的平均含量和背景值含量，属二级标准。土壤的重金属含量与土壤母质类型，pH值，阳离子交换量，有机质，无定形铁和物理性粘粒有关，同时存在一定的地域分布。重庆近郊的土壤所有重金属含量相对较高。土壤重金属的可给态或有效性含量极低，锌和铜不是过量，而是不足。小麦籽粒中As,Cr,Pb,Zn,Cu含量低于国家食品对重金属限量标准和小麦籽粒背景值标准，Hg,Cd含量高于国家规定标准。籽粒中的Cu,Zn含量是小麦茎叶中的2.0-2.2倍，而茎叶中的Hg,Pb,As,Cr,Cd含量明显高于籽粒。     

浮桥河水库浮游植物的多样性及其演变

1997年4月至1998年1月对浮桥河水库浮游植物状况进行了调查,结果表明:该水库常见浮游植物约189种,隶属于8门92属,其中硅藻门25属64种,绿藻门39属79种,蓝藻门17属30种,甲藻门、隐藻门、裸藻门、黄藻门及金藻门种类较少。其个体密度年平均为44.9×104ind/L;生物量年平均为6.439mg/L,其中蓝藻占33.37%,硅藻和绿藻分别占20.68%和20.16%,甲藻占16.31%。浮游植物现存量的季节变化表现为从春季开始平稳上升,至秋季达到最大值。蓝藻、硅藻、绿藻等主要种类的季节变化按生物量大小依次为:秋季夏季春季冬季。浮游植物现存量的水平分布为上游最高,中游次之,下游最低,库汊低于中游而略高于下游。群落的相似性表现为上、中游相近,下游和库汊相近。群落的物种多样性根据计算Shannon-Weiner指数为上游最大,其次为中游,下游再次,库汊最低。与1980年的调查结果相比较,浮桥河水库浮游植物种类小型化明显,生物量增加2.5倍。     

浮桥河水库的营养状况与水质调控措施

浮桥河水库总磷含量、浮游植物的初级生产力和浮游动物的生物量有逐渐增加的趋势。上、中、下游水体的总磷含量分别为 0 .0 72mg/L、0 .0 6 6mg/L和 0 .0 4 4mg/L ;浮游植物的生物量分别为9.2 8mg/L、6 .51mg/L和 3.37mg/L。夏季和秋季上游部分区域伴有大面积的“水华” ,优势种类主要为微囊藻。浮游植物水柱日生产量分别为 2 .80 gO2 /m2 .d、2 .78gO2 /m2 .d和 2 .36 gO2 /m2 .d ;浮游动物的生物量分别为 2 .52mg/L、1.2 5mg/L和 1.2 2mg/L。浮桥河水库有富营养化的趋势且上游已经富营养化。导致富营养化的原因主要是外源营养物输入量的增加、大库鲢鳙放养比例失调、上游滤食性网箱放养结构的不合理和食鱼性鱼类的过度捕捞。建议在保持现有鳙放养量的前提下增大大库鲢的放养量和网箱内鲢鱼种的放养量、减少食鱼性鱼类的捕捞量、减少外源营养物的输入以控制水库的富营养化。     

三峡调蓄过渡期长江河口地区不同水文年土壤水盐变化特征

通过布置土壤水盐动态监测网开展长江河口地区土壤水盐动态数据监测、采集和统计分析,研究该区不同水文年土壤水盐变化特征及水盐动态因子关系,结果表明该区不同水文年土壤水盐变化都有春秋季土壤积盐的季节性特点,但其枯水年份夏季土壤积盐更剧,土壤水盐动态各因子间存在明显相关性。针对三峡调蓄如何影响河口水情及土壤水盐动态这一问题,分析2003年6月三峡进入调蓄过渡期后河口土壤水盐实际动态情况及其影响因素,结果表明蓄水试运行后的3年,三峡调蓄对河口土壤水盐动态的影响尚不明显,气候因素对河口土壤水盐动态影响占主导地位,河口江水位偏低20 cm左右,河口咸潮入侵势头加强,雨季土壤和地下水积盐严重,影响作物生产,为此需采取各种水利农耕措施将不利影响降至最低。