区域洪涝灾害恢复力时空演变研究——以巢湖流域为例

提高自然灾害恢复力是应对气候变化和自然灾害的重要途径之一。在总结自然灾害恢复力研究的基础上,全面考虑自然、社会、经济、技术、管理等5个维度对其的影响,构建巢湖流域洪涝灾害恢复力评价指标体系,并基于ANP分析方法求得非独立指标间的权重,评价巢湖流域洪涝灾害恢复力,进而分析2000~2010年之间巢湖流域洪涝灾害恢复力时空演变规律,以期为提高巢湖流域洪涝灾害恢复力水平提供有价值的参考。研究结果表明,2000~2010年巢湖流域大部分地区洪涝灾害恢复力指数都在增长,但增长速率存在不同地区、不同维度上的明显差异;从流域平均水平来看,10 a间巢湖流域洪涝灾害恢复力指数在增长,其中自然维的指数是下降的,其他维度的指数为增长,并且对巢湖流域洪涝灾害恢复力增长正向影响最大的是经济维影响因子,而自然维的影响因子对恢复力增长起到了负向作用;2000~2010年巢湖流域洪涝灾害各等级恢复力分布格局变化不大,但其他地区与合肥市辖区恢复力的差距在拉大。     

改良剂对湿地土壤团聚体及抗悬浮能力的影响试验

以巢湖十五里河河口湿地土壤为研究对象,选用PAM(J)、PAM+生物炭(SJ)和PAM+泥炭(NJ)为土壤结构改良剂,研究改良剂对淹水条件下培养后土壤水稳性团聚体数量、土壤抗悬浮能力和土壤磷释放的影响。结果表明,四种处理(CK、NJ、J和SJ)0.25 mm水稳性团聚体含量大小顺序为:J(58.73±0.57%)SJ(48.27±3.58%)NJ(34.47±2.02%)CK(2.31±0.15%)。在室内风浪扰动模拟实验中,扰动后上覆水体悬浮物浓度(SS)和水体磷浓度的大小顺序均是:CKNJJSJ,且CK显著大于NJ、J和SJ。添加PAM(J)、PAM+生物炭(SJ)和PAM+泥炭(NJ)不仅能显著提高0.25 mm研究区湿地土壤水稳性团聚体的含量,也能显著增强风浪扰动下淹水土壤的抗悬浮能力,进而显著降低淹水后土壤磷释放能力,其中以添加PAM+生物炭组合提升淹水后湿地土壤抗悬浮和降低磷释放能力的效果最佳。     

巢湖近代沉积物及其间隙水中营养物的分布特征

湖泊沉积物及其间隙水中的营养盐对于研究湖泊营养盐的生物地球化学和湖泊营养状态的历史变化具有重要的作用.系统研究了巢湖东、西湖区沉积物和间隙水中营养盐的剖面分布特征及其营养盐之间的相互关系.结果表明,巢湖近代沉积物中营养盐含量总体上随着深度的增加而降低,上层沉积物(1～15cm)中TOC(总有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)和Pi(无机磷)的含量都表现出明显的区域差异性,从西到东逐渐减小,含量的大小顺序为C1C3C16;东、西湖区下层沉积物(15～30cm)中TOC、TN和TP的含量差异不明显,分别在5mg.g-1、0.5mg.g-1和0.45mg.g-1左右变化;Po(总有机磷)在整个剖面上的分布则相反,总体上从西向东逐渐增大,含量大小顺序为C16C3C1.沉积物间隙水中的营养盐在空间上的分布规律与沉积物相似,西湖区两个点(C1、C3)沉积物间隙水中的营养物浓度总体上高于东湖区的C16点,大小顺序为C1C3C16,间隙水中的氮、磷酸盐、硅酸盐处于协同变化.间隙水中的氮与沉积物总氮含量密切相关;西湖区间隙水中的磷与沉积物磷含量密切相关,但在东湖区相关性不显著.表层沉积物间隙水中营养盐浓度都明显高于上覆水体,表明沉积物中的营养盐是水体营养盐的主要来源之一.     

巢湖十五里河河床地貌单元沉积物硝化速率及污染特征

2017年7月~2018年3月,在巢湖流域十五里河城市段河床地貌特征丰富的两处河段,就深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区等5种地貌单元类型,按季节采集表层沉积物样和水样,解析不同地貌单元沉积物硝化速率及其变化性,并开展不同地貌单元硝化速率的差异性和影响因素分析.结果表明:(1)十五里河中上游河段氮磷污染严重,且水体氧化还原电位(ORP)值基本都低于零,表明河水处于显著的还原状态.(2)5种地貌单元沉积物的PNR变化范围为0.002~0.079μmol·(g·h)-1,均值为0.023μmol·(g·h)-1,高低排序依次为:深潭点砂坝浅滩砾石滩流水区,相应的季节变化规律基本表现为:夏季春季秋季冬季.(3)5种地貌单元表层沉积物ANR变幅为0.140~13.543μmol·(m2·h)-1,均值为3.658μmol·(m2·h)-1,总体表现为浅滩最高,常规流水区次之,砾石滩和点砂坝大体相当,深潭最小,且季节变化规律与PNR相似.(4)差异性分析表明,深潭、浅滩与其他4种地貌PNR均存在显著差异性,超过半数的地貌单元ANR呈极显著差异性.(5)回归分析表明,5种地貌单元的PNR、ANR与上覆水水质指标的相关性相对较强,而与沉积物理化指标的相关性略弱.     

巢湖流域水污染防治研究

从区域的角度分析了巢湖流域的全局及局部水环境的现状和污染原因，并从生态防治和技术性防治的角度进行了相关研究，在湖泊水体的内源污染控制和新技术上进行了探讨。     

巢湖十五里河沉积物污染特征及来源分析

在巢湖十五里河河道上采集15个沉积物柱样,按10 cm厚度分层,得到85个沉积物样品. 通过实验室分析得到沉积物中w(TN),w(TP),w(TOC),w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd),w(Cr)以及w(Al). 在此基础上,对十五里河沉积物中营养元素和重金属污染特征及来源进行分析. 结果表明,沉积物中w(TN),w(TP)和w(TOC)存在显著相关性;w(TOC)与w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd)和w(Cr)等均具有较强的正相关关系. 由富集系数分析判定,表层沉积物中Cd和Cu为中度污染,Zn,Pb和Cr为轻度污染. 人为贡献率分析表明,Cd受人为活动影响最大. 根据多变量分析结果,结合流域主要污染源情况,初步断定化肥企业生产排污是十五里河沉积物营养元素和重金属的最主要来源,而农田水土流失和生活污水排放也是不可忽视的重要因素.      

巢湖水体散射和后向散射特性研究

湖泊水体散射特性的研究对湖泊水色要素遥感反演模型的发展具有重要的意义.本研究利用AC-S和ECO-BB9实测了巢湖水体的散射系数和后向散射系数,在分析光谱变化特性的基础上,构建了悬浮颗粒物散射系数和后向散射系数的幂函数光谱模型,获得的光谱指数分别为0.86和3.24.研究发现悬浮颗粒物散射系数与TSM和ISM都存在较好的线性函数关系,进而提出水体中总悬浮颗粒物的比散射系数为0.6364(10-3m2·mg-1),无机悬浮颗粒物的比散射系数为0.9108(10-3m2·mg-1).同时,分析了悬浮颗粒物后向散射率和折射指数的变化,其变化范围分别为0.003～0.026和1.02～1.06.     

太湖、巢湖水体总悬浮物浓度半分析反演模型构建及其适用性评价

总悬浮物浓度是水体重要的水质参数.本研究利用太湖春季、秋季和巢湖夏季多期野外实测数据,通过对生物光学模型进行合理的简化构建适用于太湖、巢湖水体总悬浮物浓度反演的半分析模型,并将该模型应用于MERIS和环境一号卫星高光谱卫星影像上以验证该方法的适用性.结果表明:①针对太湖和巢湖水体,总悬浮物浓度最优反演波段范围为730～832nm(氧气吸收带除外);②针对MERIS数据,波段10(中心波长754 nm)和波段12(中心波长779 nm)均适用于太湖总悬浮物浓度反演,而波段11(中心波长761 nm)由于氧气吸收带的影响不适用于总悬浮物浓度反演;③针对太湖MERIS数据,模型反演结果的相对误差基本上呈现出随距离卫星过境时间增大而逐渐增加的趋势,在卫星过境时间正负3 h内测量的样点,模型反演结果的相对误差均在50%以内,而时间差超过3 h,相对误差则逐渐增大到50%以上;④环境一号卫星高光谱数据17个波段(B83～B99)均能够对巢湖总悬浮物浓度进行较好的反演,其反演效果要好于MERIS数据在太湖的反演结果.     

基于基尼系数的水污染负荷分配模糊优化决策模型

从水污染负荷分配涉及的社会、经济、资源、环境和技术管理等领域筛选出6个指标,构建以基尼系数为度量标准的水污染负荷公平分配评价指标体系。基于统计数据信息的模糊性、不准确性以及不同评价指标重要性程度的差异,建立了带有弹性约束和信息熵权的水污染物总量分配模糊优化决策模型,并将其应用于巢湖流域COD和氨氮削减负荷的分摊。研究结果表明,所建模糊优化模型较好地克服了现有基尼系数分配方法的不足,是一种较为理想的分配模式。     

巢湖东区底泥污染物分布特征及评价

测定了巢湖东区底泥样品中有机质、总氮、总磷、铅、铜、铬和锌的含量,其中,表层w(有机质),w(总氮)和w(总磷)的平均值分别为2 016%,0 108%和0 053%;w(Pb),w(Cu),w(Cr)和w(Zn)的平均值分别为40 2,40 1,79 2和123 8mg kg。研究了底泥污染物的垂直分布特征,其一般规律是严重污染层高于污染过渡层,污染过渡层高于正常湖泥层。用潜在生态危害系数法对底泥重金属污染作了评价,结果表明,巢湖东区底泥重金属含量高于安徽土壤背景值,但仍属于低生态危害。对有机质与其他污染物之间的关系作了相关分析,其中w(总氮)(y,%)与w(有机质)(x,%)之间的线性方程为:y=0 1194+0 0475x,相关系数0 975,线性高度显著,说明总氮与有机质具有同源性。底泥中的w(C) w(N)为18.62,w(N) w(P)为2 12,与其他富营养化湖泊比较,没有显著差异。有机指数均高于底泥肥污染标准。