Multivariate analysis of surface water quality in the Three Gorges area of China and implications for water management

Multivariate statistical techniques, cluster analysis, non-parametric tests, and factor analysis were applied to analyze a water quality dataset including 13 parameters at 37 sites of the Three Gorges area, China, from 2003–2008 to investigate spatio-temporal variations and identify potential pollution sources. Using cluster analysis, the twelve months of the year were classified into three periods of lowflow (LF), normal-flow (NF), and high-flow (HF); and the 37 monitoring sites were divided into low pollution (LP), moderate pollution (MP), and high pollution (HP). Dissolved oxygen (DO), potassium permanganate index (CODMn), and ammonia-nitrogen (NH4 +-N) were identified as significant variables affecting temporal and spatial variations by non-parametric tests. Factor analysis identified that the major pollutants in the HP region were organic matters and nutrients during NF, heavy metals during LF, and petroleum during HF. In the MP region, the identified pollutants primarily included organic matter and heavy metals year-around, while in the LP region, organic pollution was significant during both NF and HF, and nutrient and heavy metal levels were high during both LF and HF. The main sources of pollution came from domestic wastewater and agricultural activities and runoff; however, they contributed differently to each region in regards to pollution levels. For the HP region, inputs from wastewater treatment plants were significant; but for MP and LP regions, water pollution was more likely from the combined effects of agriculture, domestic wastewater, and chemical industry. These results provide fundamental information for developing better water pollution control strategies for the Three Gorges area.     

利用NDVI-Albedo反演厦门后溪流域地表特征

利用TM影像与6S模型反演获得精确NDVI与Albedo数据,在NDVI-Albedo散点图空间综合分析了后溪流域的植被和地表反照率空间分布特征。后溪流域整体上植被丰富,土壤湿度大,裸地少,并且流域内南北地表特征变化显著,北部山区以自然地表为主,南部平原以建设用地人工地表为主。南北地表类型差异在NDVI-Albedo空间中表现直观,利用NDVI-Albedo作为指示因子,在流域内的山区平原衔接部位设置13条样带,结合小波分析的方法,将后溪流域南北划分,确定出一条长12.26 km的地表分界线。此分界线代表南北不同地表类型,反映不同的城镇化水平与人类活动强度,为流域因地制宜分区管理提供了基础数据与依据。     

上海市土地生态环境敏感性评价

土地生态敏感性分析是当前全球环境变化研究的热点与前沿之一.文章在GIS空间分析技术支持下,从水环境、文物古迹及森林公园、土壤综合质量、地质灾害、土地利用类型和耕地地力6个方面,对上海市土地生态敏感性进行了单要素评价,并在单要素评价的基础上进行了综合评价.研究结果表明:上海市土地生态环境敏感性区域差异比较明显,不敏感区域...     

基于ESDA-GIS的黑龙江省区域经济差异研究

文章以黑龙江省81个县(市、区)为基本空间单元,在ArcView GIS软件和GeoDA空间统计分析软件的支持下,利用2009年黑龙江省县域人均GDP数据,对黑龙江省县域经济差异进行分析,分析结果表明:黑龙江省2009年总体经济差异较大,经济重心、人口重心和几何中心均有较大偏移,总体上黑龙江省2009年经济空间差异较大;全局Moran’s I指数为0.387 6,空间自相关特性明显,经济发展水平相似的地区在空间上集中分布。在此基础上绘制了局域Moran’s I散点图和LISA集聚图,并采用空间插值获得局域I值分异图。     

Impact of shoreline changes on the costal water quality of Bohai Bay（2003—2011）

为研究渤海湾岸线对近岸海域水质的影响,本研究首先阐述了2003、2010和2011年的渤海湾海岸线变迁情况,采用数值模拟的方法研究了由岸线变迁引起的渤海湾水动力条件的变化情况,之后应用综合污染指数法筛选出渤海湾近岸海域的2003、2010、2011年的主要污染指标,并探讨了因岸线变化引起的渤海湾近岸海域主要污染指标污染范围的变化情况.结果表明,与2003年相比,2010年渤海湾的各个港口都有了很大程度的扩张,部分滩涂地区变成陆地;渤海湾余流场的主要变化是天津港北部存在的逆时针余流消失,天津港南部至黄骅港北部间的逆时针沿岸余流有所减小;渤海湾2003、2010和2011的水质的主要污染指标为营养盐类、重金属类的Zn和Pb;渤海湾近岸海域主要污染指标的污染范围有所扩大,污染物高值区有向渤海湾东北海域扩展的趋势.     

乌鲁木齐地区土壤重金属污染空间分布及污染预警研究

以乌鲁木齐市土壤和农作物为研究对象,在大量野外调查采样和样品测试分析的基础上,运用地统计学和BP神经网络技术等方法,对研究区内土壤重金属的空间分布及重金属污染进行预警研究.结果发现,整个研究区重金属污染均呈增强态势,Cr元素呈现南北两头高、中间低的分布规律,其余各元素均呈现出较为明显的条块状或斑块状分布,且从南到北逐渐降低,高值区主要集中在乌鲁木齐市区.通过BP神经网络模型对乌鲁木齐2015年和2020年土壤重金属含量进行了预测,并对预测结果进行预警分析.结果表明,未来10年内,随着乌鲁木齐社会经济的发展,各行政区重金属元素含量均表现出了累积增长的趋势,其中,天山区、沙依巴克区、新市区和水磨沟区等4个主城区预测值普遍高于其他行政区.从预测结果来看,乌鲁木齐地区未来10年内,Cd元素污染相当严重,将达到重警状态,Zn元素将达到中警状态,其余各元素基本上处于轻警或无警状态.     

滏阳河主要水环境污染物空间分布特性研究

滏阳河是海河流域的重要河流,断流现象和污染极其严重.本文在相关水文资料和实地野外考察的基础上,首先将平原区河流被分割成4个相互独立的河段,然后根据水样的总氮、总磷、COD、氨氮和硝态氮等污染指标的测定结果,在聚类分析的基础上对污染指标的空间相似性和差异性进行了分析,最后用因子分析的方法对不同河段的污染源进行了源解析.结果表明:滏阳河水体污染极为严重,主要污染指标超过5类标准,氨氮的污染最为严重;水体可分为3类,其分布有明显的地域特点,分别在有常规水补给的邯郸段、非常规水补给河段的上游和非常规水补给河段的下游;主要污染物的空间差异较大,氨氮的差异最为明显;河流水环境污染物主要有3种来源,分别是耗氧型有机污染物、氮类污染物和磷类污染物,不同河段各种污染物来源的贡献有所不同.     

淮河下游小流域空间开发功能分区研究-以江苏沿海地区为例

基于区域开发与水环境保护的相互作用关系,以江苏沿海地区某小流域为研究对象,在流域层面上,建立定性与定量相结合,环境、经济、社会紧密结合的区域分析方法。选取水体使用功能、水质目标、清水通道、水体通达性、现状水质达标情况5项指标,将流域分为强约束区、较强约束区、中等约束区、弱约束区4类空间开发功能区。以此为依据,对各分区针对性提出了空间开发和产业发展的导向。其中水环境约束较弱的地区可以适当布局酿造、造纸、化工等水污染物排放量相对较大的产业;水环境约束较强的地区需要严格控制乃至禁止水污染物排放量大的产业,而适度发展编织品制造等不排水的农副产品加工业,或清洁生产水平先进、中水回用率高、排水量小的家具制造、木材加工等。     

基于GIS广西酸雨区域分布及变化特征分析

利用广西13个酸雨监测站2005—2009年监测资料,结合GIS空间分析功能,探索了广西酸雨的空间分布特征和变化规律,旨在为当地酸雨研究、预防预测和综合治理提供客观科学的理论依据。结果表明:广西酸雨主要分布在中北部地区,酸雨带呈西北-东南走向。酸雨强度最大的城市为河池、来宾和贺州,其降水平均pH值<4.8,酸雨出现频率最高的城市为河池,其发生频率>70%;酸雨强度最弱,出现频率最低的城市为北海和钦州,其降水平均pH值>6.0,发生频率<2%。     

垂向水动力扰动机的蓝藻控制效应数值实验研究

在蓝藻水华的控制研究中,目前的发展趋势是采用快速、生态安全且经济有效的技术,其中使用垂向水动力扰动机抑制蓝藻备受关注,但缺乏深入和定量的工程设计与效果评估研究.针对垂向水动力扰动机的蓝藻抑制效应开展数值实验研究,以三维数值营养盐-藻类动力学模型(EFDC)为框架,定量探讨了扰动机数量及其位置分布对叶绿素、总氮和总磷的影响.模拟结果表明,扰动机的存在对蓝藻抑制具有比较明显的作用,随着扰动机数量由0逐渐增加到20个时,Chl-a峰值浓度共减少了37.695 2μg.L-1,并且扰动机对水质改善的程度与其数量存在很强的非线性关系,即当扰动机数量由无到有并逐渐增加时,藻类抑制的效果明显增强;但当扰动机的数量增加到一定量时,进一步增加数量将不会相应增强蓝藻抑制效果.这表明扰动机存在一个最佳数量问题.此外,本研究发现除了数量之外,扰动机的位置对蓝藻控制的效果也有很大影响.数值实验结果显示如果扰动机放置位置得当,少量的扰动机就可达到甚至超过更多扰动机所能达到的蓝藻控制效果.尤其是优化12个扰动机的位置后,Chl-a峰值浓度比扰动机为20个时减少了7.172 6μg.L-1.这些研究结果验证了国内外相关研究对水动力扰动机蓝藻控制效果的肯定性结果,并进一步表明了在实际应用该项技术时必须因地制宜,结合使用智能工程技术(如:高分辨率数值模型)确定最佳扰动机数量与位置,从而确保以最低成本获取最大的蓝藻控制效果.除蓝藻控制之外,数值实验结果也表明扰动机对营养盐浓度也有一定的降低效果.