基于灰色关联分析理论的典型区域土壤重金属污染评价研究

选择包头作为研究区,实地调研获得221个土壤试样,利用原子荧光光谱法和等离子体质谱法测试得到样品中8种重金属质量比。利用灰色关联分析,建立土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn与污染等级的关联度,结合Kriging空间插值方法对土壤污染等级的空间分布进行研究。统计结果表明,研究区主要为Pb和Zn污染。根据统计量所反映出的地区差异性,构建评价对象的因子集、评价因子等级标准,建立灰色关联土壤环境质量评价模型。并且利用Kriging插值将评价结果绘制成包头土壤环境污染等级专题图。研究表明:包头土壤环境呈现沿昆都仑河被污染的条带特点;市区郊区有Hg、Pb、Zn的点源污染。利用Kriging插值的线性无偏最优估计,可以得到研究区域的土壤污染评价专题图。实例验证了根据灰色关联分析建立的土壤重金属污染评价模型,能够充分利用污染数据的统计特性,克服内梅罗综合污染指数评价突显算术平均值与最大值的不合理性,通过对各污染属性的相对最优灰关联度进行排序,能够增强模型对灰关联度的分辨能力,更加客观地确定重金属在土壤污染等级评定中的权重,符合实际情况。     

普通及指示克里格法在水稻禁产区筛选中的应用

在对农产品产地进行监测基础上,以川东南水稻生产区为研究对象,探讨了普通克里格法及指示克里格法在农产品产地禁产区筛选中应用的可行性.研究区土壤监测统计结果表明,川东南水稻生产区以重金属Cd污染为主,区域Cd最高值为0.53mg·kg-1;监测点超过<土壤环境质量标准>(GB 15618-1995)2级标准值的比例达34.98%.探索性分析结果显示,研究区土壤Cd异常值较少,土壤Cd监测值及指示值实验半变异函数均为各向同性,采用人工干预条件下的基台值自动拟合法拟合普通及指示克里格实验半变异函数,并根据交叉验证结果确定分别采用带块金值的指数模型及带块金值的球形模型套合结构拟合普通及指示克里格实验半变异函数.通过普通和指示克里格插值结果筛选水稻禁产区后,应用误判率法评估了两种方法应用于水稻禁产区筛选的优缺点.结果表明,普通克里格法训练数据集的误判率为3.89%,验证数据集误判率为26.09%;指示克里格法训练集的误判率为0.78%,验证数据集误判率为21.73%,指示克里格法的估计精度要优于普通克里格法,更适合于研究区水稻禁产区的筛选.     

水环境模拟参数随机场的指示克里格研究

在水环境模拟中,经常要对各种参数的空间分布数值做出可靠的估计.环境问题的复杂性往往使得这类估计存在不确定性.如何利用有限的监测数据来实现水环境中各种参数的精确估值具有重要的实际意义.以水环境模拟参数随机场中的离子质量浓度为例,介绍了指示克里格估值计算的理论方法及应用.通过对样本数据的统计分析得出,数据总体不服从正态分布,且表现出一定的非平稳性.在此基础上用指示克里格法对离子在模拟环境中分布的空间结构特征进行分析,并对估点进行估值计算.估值结果显示,指示克里格的估值效果优于普通克里格.这一实际应用表明,指示克里格法可以较好地描述水环境模拟参数随机场的空间分布规律.     

水环境模拟参数随机场空间最优估计精度分析与特异值研究

本文结合克里格方差的特点,对水环境模拟参数随机场空间最优估计的精度进行了分析,结果显示估计精度受变差函数、采样点的空间配置结构等因素的影响,并结合实例探讨了影响水环境模拟参数克里格估计精度的特异值的识别与处理方法。     

长三角地区农田土壤养分空间变异及养分综合评价

以浙江宁波三七市镇的一块面积为 2562 hm2 的农田为研究区域,运用地统计学与GIS相结合的手段和方法对其土壤养分的空间变异特征展开研究。结果表明,5种养分要素的空间变异函数曲线的理论模型符合指数模型;速效钾、有机质和pH值的C0/(C0+C)<25%,表现出强烈的空间相关性,碱解氮和有效磷的C0/(C0+C)为25%~75%,具有中等的空间相关性。通过Kriging插值并依据养分的分级标准,所得的空间变异图能很好地反映农田土壤养分的空间变异特征和丰缺状况,几种养分要素中,碱解氮、有效磷和有机质含量总体丰富,而速效钾的含量处于中低水平,pH值较低,土壤呈现酸性。利用主成分分析结合空间插值的方法,还可以对研究区的土壤养分的综合状况进行评价。研究结果可为当地以及长江三角洲同类型地区在科学施肥、实行养分的分区管理以及农业面源污染的控制方面提供一定的科学依据和借鉴参考。     

基于GIS杭嘉湖平原土壤氟的质量评价

测定分析了浙江省杭嘉湖平原13个县市的土壤氟含量,以GIS软件平台为基础,利用克里格插值法揭示了该地区土壤全氟及其影响因素的空间分布特征,按照土壤全氟指数法评价杭嘉湖平原土壤氟的健康质量.结果表明:全氟含量的空间分布是中、东部比西部的高,与土壤母质、pH值、有机质、阳离子交换量、土壤质地等关系密切;整个研究区域土壤全氟含量较低,大多在200～300mg/kg之间,有23.7%的土壤全氟含量低于200mg/kg;其中又以余杭的土壤全氟含量最低,均在100mg/kg以下.     

森林类型对土壤表层有机碳空间异质性的影响

对西南山地阔叶林区的天然阔叶混交林、天然次生林和人工柳杉林的土壤表层有机碳（SSOC）进行了测定,并用地统计学理论构建了3种亚热带森林生态系统在小尺度上的SSOC半方差理论模型。结果表明,不同森林生态系统间SSOC含量差异性显著,表现为天然阔叶混交林>天然次生林>人工柳杉林,SSOC含量与土壤含水率、容重、孔隙度和有机质相关性显著;天然阔叶混交林的SSOC空间相关性最强,次生林次之,人工林较弱;天然阔叶混交林SSOC在45°方向上空间变异最明显,天然次生林和人工林在各个方向上的变异均较弱;天然阔叶混交林SSOC的等值线较密,梯度变化急剧,天然次生林次之,人工林等值线稀疏,梯度变化不明显。总之,不同森林类型对SSOC含量和分布有着重要影响。     

1958—2009年松花江流域降水时空演变特征

利用松花江流域降水资料,采用克里格(Kriging)法进行插值,用Mann-Kendall秩次相关法分析降水系列的变化趋势,用集中度和集中期分析降水量年内分配特征等,分析了流域降水特征时空变化。结果表明:①1958—2009年52 a来流域年降水呈不显著减少趋势,降水由东部向西部递减,绝大部分地区年降水呈不显著减少趋势;②年内降水不均匀,大多集中在5—9月,6—8月最为集中,汛期(6—9月)降水占全年77.65%,呈不显著减少趋势;③流域年降水集中度很大,多年均值为0.682,呈东南小西北大的特点。年降水集中期为181.90°~187.68°,最大降水一般出现在7月20—26日,集中期地域差异不大,总体呈北高南低的特点,年降水集中度减少趋势不显著,集中期呈显著减少趋势。     

基于GIS的表层土壤重金属污染及空间特征研究——以玄武湖景区为例

GIS与地统计学已广泛运用于土壤科学的研究。为调察研究玄武湖公园内陆区域土壤重金属污染情况及空间分布的特征,为污染评估治理提供可视化的科学依据,本文采集并分析了玄武湖内陆地区0~20 cm土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn和Cu 6种元素含量,对其进行描述性统计分析判断污染情况,并利用ArcGIS分析其污染情况及空间特征,结果表明,Cd超标率高达97.5%且平均值0.25高于国家一级标准1.23倍,存在轻微污染,其他5个元素均值均低于一级标准且超标率均低于21%,基本不存在污染的情况。从空间分布来看,Pb、Zn和Cu含量从内向外呈增大趋势,Cr、Ni整体浓度值相对偏小,大部分区域含量均在中值附近或以下,以上5种元素块基比均在0.5左右,含量及分布均是由随机因素及结构性因素共同控制,而Cd块基比仅0.028因而其分布规律则主要受结构性因素影响。     

Inferring Hydrograph Components from Rainfall and Streamflow Records Using a Kriging Method-Based Linear Cascade Reservoir Model1

Cheng, Shin-jen, 2010. Inferring Hydrograph Components From Rainfall and Streamflow Records Using a Kriging Method-Based Linear Cascade Reservoir Model. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 46(6):1171–1191. DOI: 10.1111/j.1752-1688.2010.00484.x Abstract: This study investigates the characteristics of hydrograph components in a Taiwan watershed to determine their shapes based on observations. Hydrographs were modeled by a conceptual model of three linear cascade reservoirs. Mean rainfall was calculated using the block Kriging method. The optimal parameters for 42 events from 1966-2008 were calibrated using an optimal algorithm. Rationality of generated runoffs was well compared with a trusty model. Model efficacy was verified using seven averaged parameters with 25 other events. Hydrograph components were characterized based on 42 calibration results. The following conclusions were obtained: (1) except for multipeak storms, a correlation between base time of the surface runoff and soil antecedent moisture is a decreasing power relationship; (2) a correlation between time lag of the surface flow and soil antecedent moisture for single-peak storms is an increasing power relationship; (3) for single-peak events, times to peak of hydrograph components are an increasing power correlation corresponding to the peak time of rainfall; (4) the peak flows of hydrograph components are linearly proportional to that of total runoff, and the peak ratio for the surface runoff to total runoff is approximately 78 and 13% for subsurface runoff to total runoff; and (5) the relationships of total discharges have direct ratios between hydrograph components and observations of total runoffs, and a surface runoff is 60 and 32% for a subsurface runoff.