吉林市城区地下水污染时空演化

通过提出投影寻踪地下水污染指数模型,求得吉林市城区1980~2009年地下水监测井的污染指数.同时考虑第二松花江两岸地下水污染的非连续性,用修正的局部多项式插值方法对各年污染指数进行分区插值,得到各年地下水污染指数分布图.结果表明,吉林市城区地下水受到不同程度的污染,地下水污染指数普遍偏高,江北片区污染最为严重.全区在时间演化上具有“轻-重-轻”的阶段特征,地下水污染时空演化规律与人类活动方式紧密联系.吉林市城区地下水主要污染因子为“三氮”,其中NO2-对地下水污染的影响最大,对地下水污染指数的贡献度多年保持在0.7上下.     

基于PP-DEA模型的区域城镇化发展差异的综合评价

区域城镇化发展存在差异是客观现象,对这种差异进行科学、理性的评价是城镇化研究的核心内容之一。以安徽省区域城镇化发展差异为研究对象,以基于遗传算法的投影寻踪模型和数据包络分析模型为基础,从静态的发展水平和动态的发展效率两个方面对安徽省区域城镇化发展差异进行了综合评价,并通过构造综合差异指数把安徽省划分成4类城镇化发展水平区,包括高水平区、较高水平区、中水平区和低水平区,为此指出安徽省城镇化发展既要注重提高城镇化发展在资源投入、利用上的效率,又要坚持走提高发展质量和技术含量的内涵型发展之路。研究结果表明:基于PP-DEA模型的研究方法可有效克服传统的基于多元统计方法的综合评价技术的不足,能够更科学、更全面地反映区域城镇化发展的差异情况,其能对区域城镇化发展差异研究提供一定的参考价值。     

利用高分辨率气候模式对湖北未来气候变化的模拟与预估

利用高分辨率区域气候模式CCLM对湖北省降水和气温的模拟数据,对比分析了基准期(1961~2005年)的模拟结果和同期CN05.1的观测数据,并对RCP4.5情景下的未来(2006~2050年)气候进行了年尺度和季节尺度的预估。结果表明:(1)CCLM区域气候模式较好地模拟了湖北气温的演变趋势及其空间分布格局,对降水的时空波动模拟与同期CN05.1在降水时空变化上的匹配度较弱;(2)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈上升趋势。四季气温呈一致上升的趋势,冬季的上升速度最快,对年尺度上T、T_(min)、T_(max)上升的趋势贡献最大。(3)RCP4.5情景下,2006~2050年湖北T、T_(min)、T_(max)呈全区一致上升的格局。其中增幅最大的区域均集中于汉江湖北段北部。春季T、T_(min)、T_(max)增温大值区位于西北山地区;夏季中部平原区T、T_(min)、T_(max)相较于其他区域增幅较大;秋季西南山地区T和T_(max)较其他区域增温较高,T_(min)的增温大值区位于汉江湖北段北部;冬季鄂东南丘陵T相较于其他区域增幅较大,汉江湖北段北部T_(min)增温较大,西南山地T_(max)增温较大。     

基于自由搜索的投影寻踪水质综合评价方法

为解决水质评价指标的不相容性以及现有评价方法对等级的分辨率较粗略等问题,提出了水质状况评价的投影寻踪方法(Projection Pursuit,PP).根据地表水环境等级划分标准,构建了能够反映水质状况变异信息的投影指标函数;引入自由搜索(Free Search,FS)算法,优化投影指标函数寻求最佳投影方向;利用最佳投影方向信息研究了各种水质指标对水质状况评价的影响程度.以山西省汾河流域为例,进行水质评价分析,并与基于加速遗传算法优化投影寻踪模型(RAGAPP)和利用粒子群优化投影寻踪模型(PSOPP)得到的投影值结果进行对比.实例应用表明,该模型评估结果误差精度优于RAGAPP和PSOPP,评价结果符合当地水质状况实际情况,且对水质等级划分清晰.     

相思树种子的质量评价模型

投影寻踪技术为一种新兴的非线性分析方法,但存在计算过程复杂、编程实现困难等缺陷,鉴于此,我们提出采用模拟退火法直接优化投影寻踪技术的投影函数和投影方向以克服目前投影寻踪技术的种种缺点.在此基础上,提出基于模拟退火法的改进的投影寻踪的相思树种子质量评价模型,利用该模型可把各相思树种批测定指标综合成一维投影值,投影值越大,表示该种批质量越好,根据投影值的大小可对相思树种批样本集进行合理评价.实例质量评价结果表明,直接由样本数据训练的改进投影寻踪林木种子质量评价模型用于相思树种子质量评价简单可行,具有较强的适用性和应用性,可操作性强.基于模拟退火法的改进的投影寻踪法可广泛应用于种子质量评价、群落分类及环境质量评价等研究中各类非线性、高维数据的分级与评价.表1参11     

Predicting the effects of urbanization on runoff after frequent rainfall events

Urbanization dynamics are commonly subjected to powerful market forces, only partly managed by land-use plans. The density, location and pattern of urbanized areas affect rainfall-runoff relations. Consequently, it is essential to understand future impacts of urbanization on runoff and produce focused regulation. The goal was to analyze land-cover scenarios and their impact on runoff in an urbanized watershed in Israel. Present and predicted land-cover scenarios in a densely populated watershed were produced. The runoff response to rainfall was then simulated using a hydrological model. The impact of implementing afforestation and quarrying national outline plans was considered. By the year 2050, 50% of the watershed will be urbanized with a linear increase in runoff response. Afforestation and quarrying plans show little effect on runoff, although quarries may decrease runoff through percolation. As urbanization is expected to continue spreading in adjacent watersheds, statutory measures should be applied to mitigating runoff.     

我国部分城市降水中离子浓度与pH值的关系研究

为了对酸雨的危害进行有效地控制，有必要研究降水中某些离子的浓度与降水ｐＨ值的关系．应用投影寻踪回归新技术，建立了以某些离子作因子的我国部分城市降水ｐＨ值的投影寻踪预测模型，并计算了各离子对降水ｐＨ值的权重贡献率．结果表明这些城市降水ｐＨ值不但受酸性离子［ＳＯ４２－］和［ＮＯ３－］的影响，而且也强烈地受碱性离子［Ｃａ２＋］和［ＮＨ４＋］的影响．     

Ability of Matrix Models to Explain the Past and Predict the Future of Plant Populations

Uncertainty associated with ecological forecasts has long been recognized, but forecast accuracy is rarely quantified. We evaluated how well data on 82 populations of 20 species of plants spanning 3 continents explained and predicted plant population dynamics. We parameterized stage‐based matrix models with demographic data from individually marked plants and determined how well these models forecast population sizes observed at least 5 years into the future. Simple demographic models forecasted population dynamics poorly; only 40% of observed population sizes fell within our forecasts’ 95% confidence limits. However, these models explained population dynamics during the years in which data were collected; observed changes in population size during the data‐collection period were strongly positively correlated with population growth rate. Thus, these models are at least a sound way to quantify population status. Poor forecasts were not associated with the number of individual plants or years of data. We tested whether vital rates were density dependent and found both positive and negative density dependence. However, density dependence was not associated with forecast error. Forecast error was significantly associated with environmental differences between the data collection and forecast periods. To forecast population fates, more detailed models, such as those that project how environments are likely to change and how these changes will affect population dynamics, may be needed. Such detailed models are not always feasible. Thus, it may be wiser to make risk‐averse decisions than to expect precise forecasts from models. Habilidad de los Modelos Matriciales para Explicar el Pasado y Predecir el Futuro de las Poblaciones de Plantas     

基于PSO-PPE模型的黑龙江省水资源生态安全探析

针对黑龙江省水资源生态环境现状,构建以水资源、社会经济、生态环境为子系统的水资源生态安全评价指标体系。运用粒子群算法(PSO)优化投影寻踪评价模型(PPE),对黑龙江省水资源生态安全进行研究。结果表明,该地区2003—2016年水资源生态安全整体呈现上升趋势。水资源污染指数和工业万元产值耗水量等指标状态的极大改善,使得2009、2013年水资源生态安全程度分别较前一年增加67.16%和98.76%。2003—2016年水资源、生态环境系统发展波动较大,前者略有降低,后者上升,社会经济系统(权重为0.426 5)发展最为迅速且对水资源生态安全影响最显著。对水资源生态安全影响最显著的指标有人均湿地面积、农业万元产值耗水量、水资源污染指数、工业用水比例、工业万元产值耗水量。该评价结果可为当地政府及环保部门制定政策提供理论参考。     

基于变权重和信息熵的区域水资源安全投影寻踪评价模型

区域水资源安全评价是气候变化下区域水安全管理的一项重要调控措施。为合理确定各评价指标的权重,提出了把权重结构分解为评价指标的单样本权重和样本集权重的新观点,建立了用基于加速遗传算法的模糊层次分析法和最小相对信息熵原理确定单样本权重、用基于加速遗传算法的投影寻踪模型和最大信息熵原理确定样本集权重的新模型--基于变权重和信息熵的投影寻踪评价模型（CWE PP）。将CWE PP模型应用于全国水资源安全背景下的巢湖流域水资源安全评价,结果表明：巢湖流域水资源安全状况整体上介于重度缺水与中度缺水之间,偏向重度缺水,略低于安徽省水资源安全状况。用CWE PP进行区域水资源安全评价,物理概念明确,计算结果合理,方法通用,在资源与环境综合评价中具有一定的推广应用价值。