基于模糊综合法和灰色关联法的百花湖水质评价

[目的]为有效防止水质的不可逆污染和破坏,以喀斯特高原区域的百花湖为研究对象,揭示其历年水质及其变化情况,为相关的水资源管理部门科学开发、利用及保护该水源地提供依据。[方法]利用百花湖2013—2016年的8项水体实测理化参数参与分析,为使水质评价结果更为客观,采用模糊综合评价法、灰色关联分析法对百花湖水质进行综合评价。[结果]百花湖整体为Ⅰ类水质,但Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅴ类隶属值都较大。[结论]百花湖水质有变差的趋势,其生态环境防治对策势在必行。     

基于RS和GIS的林型结构与森林涵养水源关系的研究

在运用 RS和 GIS技术划分出水库流域土地利用类型的基础上 ,采用灰色关联分析法 ,结合水文数据 ,分析流域内不同林型和森林覆被率 (共 8个因子 )与年降雨量、年径流量之间的关系。分析得出了流域内涵养水源功能较强的优势林型 ,为合理调整流域内森林结构布局 ,充分发挥森林的水源涵养功能提供参考。研究表明 ,流域内涵养水源功能最强的林型为柞树纯林 ,其次是落叶松和白桦构成的混交林。     

东辽河水质演化及其对环境酸化的响应

根据东辽河流域的自然特征 ,以二龙山水库为界 ,将东辽河分成山区和平原区河流两段进行研究。采用主成分分析的方法 ,探讨了不同统计口径水质演化的年际和月变化特征。采用相关分析法 ,分析了水质演化与环境酸化之间的关系。东辽河流域水质污染较为严重 ,必需进行及时有效的综合整治 ;流域水质演化的动力学因子主要为有机污染类物质 ,平原片和全流域统计口径污染因素类似程度较高 ,从整个流域来看 ,二龙山水库以下的污染 (包括公主岭市的城市污水和梨树县的农业污染 )是一个不可忽视的因素 ;水质演化具有明显的逐月和年际变化规律 ;水质演化对环境酸化具有很好的响应。     

主成分分析在河流水质综合评价中的应用

采用主成分分析法（PCA）,对大沽夹河流域水质进行了定量化综合评价。结果表明:流域水质具有明显的区域差异,在14个典型监测断面中,福山水闸下和新夹河桥2个监测断面水质污染较为严重,宫家岛等4个断面水质较好,其余断面水质良好。就全流域而言,水质污染程度不是很严重,基本满足功能区的要求。     

白石水库总氮浓度预测

采用灰色关联法合理选取BP网络输入变量,即总磷、氨氮、pH、化学需氧量和挥发酚5项水质指标,然后依据总氮浓度与最优影响因子之间的对应关系训练BP网络模型,对白石水库2020年8—12月总氮浓度利用马尔科夫链改进的模型进行预测。结果表明：马尔科夫链改进的BP网络模型具有较高的预测精度,相对误差不超过5%,研究成果为科学预测白石水库水质提供一定参考。     

3树种抗旱性的综合评价及其抗旱指标的选取

对红柳、侧柏、合头草的9个抗旱指标进行了测定,并运用隶属函数值法对三种树种抗旱性进行综合分析。结果表明,3树种抗旱性大小顺序依次为:红柳>侧柏>合头草。运用灰色关联分析法,对3树种的抗旱性与9个抗旱指标的相关性进行了分析。关联度分析结果表明:叶绿素含量、叶水势、叶片相对含水量以及电导率可作为3树种重要的抗旱评价指标。     

西瓜产量与养分含量的灰色关联度和通径分析

采用灰色关联度分析和通径分析法,对设施西瓜养分含量与产量进行了分析。通径分析结果表明,西瓜各器官养分含量对产量贡献率大小依次为:茎K叶P瓜N叶K瓜K叶N茎N茎P瓜P。灰色关联分析的结果表明,影响西瓜产量的各养分含量因子的重要性排序为:茎K瓜K叶N瓜N茎P茎N叶K瓜P叶P。试验中通径分析得到的贡献率大小及次序与灰色关联分析得到的关联度有所不同,但两种方法均显示茎K对产量的贡献最大、关联性最强;同时,瓜P对产量的直接负向效应最大,对产量的关联度较小。表明生产中可将提高西瓜茎中钾积累量和控制瓜中磷积累量作为西瓜增产的一个重要参考指标。     

基于等维新息灰色马尔可夫模型的河流水质预测

河流水质预测是对河流水环境污染进行分析、控制和治理的基础。基于太湖流域上海市青浦区急水港点位2004-2011年的水质指标COD,NH₃^-N数据,分别建立等维新息灰色预测模型;由于NH₃^-N指标的平均相对误差没有达标,因此利用马尔可夫模型对NH3-N指标的预测结果进行修正,之后应用两种模型分别预测未来几年两项水质指标数值。结果表明,等维新息灰色马尔可夫模型有效地减小了预测结果的平均相对误差,提高了预测精度;未来几年,两项水质指标均呈整体下降趋势,并在一定程度上趋于平缓。但由于太湖流域污染的长期性,其水环境形势依然严峻,应继续采取合理有效的治理措施,如从源头上进行减污,生态清淤,加快转变流域经济发展方式及完善流域管理等,使流域水质得到整体改善。     

毕节喀斯特山区饮用水源地水环境污染分析及保护

在对毕节地区倒天河水库等13个饮用水源地水质进行评价的基础上,选择生活污水排放量等9个水环境因素作为分析变量,通过采用主成分分析,把水源地水环境影响因素概括为流域人口数量、流域农业土地利用强度、流域农业化学污染、流域自然条件4个主因素,其方差累积贡献率达86.093%。根据各主因素影响水体污染的强度差异和水体污染现状,将饮用水源地水环境划分为生活废水污染、水土流失污染和农药化肥污染3种类型,提出了相应的水环境保护措施。     

改进灰色模式识别模型评价洱海雨季灌排沟渠水质

为揭示洱海流域农田生产与农村生活单元交替分布对灌排沟渠水质的综合影响及污染物贡献率,选取流域典型灌排沟渠不同断面进行连续取样观测,在分析化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)及铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)浓度变化特征基础上,采用"中心化"灰色模式识别模型和综合平均污染指数对沟渠农田入口-农田出口-村落出口-农田出口-村落出口-农田出口断面水质进行综合评价。结果表明:沟渠断面TP和总可溶磷(totaldissolved phosphate,TDP)浓度沿水流方向持续增加,TN和硝态氮(nitrate nitrogen,NO_3~--N)浓度先增加随后稳定,沟渠农田出口段NH_4~+-N和COD浓度分别削减13.43%～57.88%和2.88%～19.33%,而流经村落段浓度相应增加。灰色模式识别模型分析发现沿水流方向沟渠断面水质类别分别为Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅳ类、Ⅴ类和Ⅴ类,综合平均污染指数法表明沟渠中TN和COD是水体主要污染因子,而NO3--N是水体TN的最主要形态。该研究可揭示洱海流域氮磷污染来源与贡献,为明确面源污染防治的主要污染因子提供科技支撑。     

基于综合评价法的天津市主要排污河流水质评价

为了研究天津市主要排污河流的水质污染情况,利用综合评价法对天津市的5条主要排污河流：津河、南运河、海河、北运河、子牙河2009年12个月的水质监测数据进行了监测和评价。结果表明：从单项污染指数来看,海河的污染指数总磷〉氨氮〉总氮〉化学需氧量〉氟化物〉1,说明海河的富营养化比较严重;海河的综合污染指数为12.15最高,津河和南运河的综合污染指数较低分别为2.76和2.37;污染分担率方面看,海河的总氮污染分担率也较高,达到了16.62%。最终水质污染程度（P）分析表明,海河P〉0.5属于中度污染,其他4条河流P〈0.5属于轻度污染。     

Ecological Restoration of Polluted Plain Rivers Within the Haihe River Basin in China

The Haihe River basin is located in the north of China and has an area of 318,000 km². The region is politically important and economically advanced. For example, the Haihe River basin sustains a population of more than 120 million and generates a gross domestic production of approximately 2,600 billion Chinese Yuan. The ecological health of plain rivers within the Haihe River basin of China is questionable because of severe water shortages, considerable water, soil and air pollution, and the destruction of the natural river morphologies. It is therefore necessary to establish a generic and theoretical restoration methodology to guide river ecological restoration efforts in the future. Thirteen methodologies and technologies were selected from an existing suit of ecosystem restoration techniques currently applied to the Haihe River catchment. These technologies were further divided into three types: water quantity adjustment, water purification, and habitat improvement. The most suitable ecological restoration techniques were selected as a function of all three types. However, direct methods of addressing water quantity and quality problems were identified as critical for the success of future restoration efforts. Examples of the application of the conceptual ecological restoration model for the representative plain rivers Beiyunhe, Yongding and Wei, all located within the Haihe River Basin, are also assessed. The conceptual model provides practical solutions to pollution problems, is generic in nature, and could therefore be applied to other polluted watercourses in densely populated regions in the developed and developing world.     

基于河流生态类型划分的海河流域平原河流生态需水量计算

根据河流现有生态状况,首次将海河流域平原河流划分为干涸沙化、水质污染和生境破坏三种类型,并针对不同类型河流特点和修复目标,分别用植被需水定额法、75%保证率最枯月平均流量法、生物空间最小需求法和槽蓄法计算了生态需水量。结果表明,海河流域平原河流最小生态需水量为18.12亿m3,相当于流域多年平均流量的8.4%。最后将上述四种计算方法分别与Ten-nant法进行了比较。用植被需水定额法计算的干涸沙化型河流生态需水量结果约占多年平均径流量的2.4%～5.5%,远小于Tennant法的最小生态需水量;75%保证率最枯月平均流量计算的水质污染型河流所需的生态水量占多年平均径流量的百分比为15%左右,略高于Tennant法计算的最小生态需水量;用生物空间最小需求法计算的滦河生态需水量占多年平均径流量的百分比为6%,接近于Tennant法计算的最小生态需水量;槽蓄法计算的生态需水量结果与河流水量修复目标密切相关。总的说来,本文所采取的计算生态需水量的方法在海河流域是可行的。     

黄河流域2008-2018年可持续发展评价与系统协调发展分析

[目的] 对黄河流域可持续发展与系统协调发展进行评价和分析,为黄河流域的可持续发展提供理论参考。[方法] 基于资源、经济、社会、生态环境和科技5个系统选取37项指标构建黄河流域可持续发展指标体系,以2008—2018年黄河流域9个省份为研究对象,利用熵权法、灰色关联分析法综合确定指标权重,并计算5个子系统的耦合度与耦合协调度,最后,对其耦合协调度使用灰色GM （1.1）模型进行预测。[结果] 黄河流域的可持续发展综合评价指数在2008年和2018年分别为0.214 5和0.410 2,整体上呈现上升趋势;2008—2018年9个省份的系统耦合度整体呈现上升趋势;2008年有4个省份的耦合度处于磨合阶段,有4个省份的耦合度处于高水平磨合阶段,只有甘肃省的耦合度处于拮抗阶段。2018年耦合度发生改善,9个省份的耦合度都处于高水平磨合阶段,但耦合度数值各省间存在差距。9个省份的耦合协调度未来7 a的发展均为上升态势。[结论] 黄河流域的可持续发展水平总体上逐年改善,但在空间分布上黄河流域各省的耦合协调度指数值存在差距。     

1957-2009年乌鲁木齐河径流与气候变化的对应关系

以1957—2009年乌鲁木齐河径流量、气温和降水量数据为基础,采用线性分析、Mann-Kendall检验方法、相关性分析和灰色关联度分析法等方法,研究乌鲁木齐河年径流量、气温和降水量的变化特征以及影响径流量的气象因子。结果表明:（1）50多年间乌鲁木齐河年径流量变化呈增加趋势,气温显著升高而降水量缓慢减少。从径流量的年际变化来看,乌鲁木齐河年径流量变化出现平水期（1957—1990年）、丰水期（1991—2000年）和平水期（2001—2009年）,总体呈现波动增加趋势;从年内分配来看,乌鲁木齐河年径流量主要集中在夏季和秋季,而春季和冬季较少;从月分布来看,6月、7月、8月份径流量最大,其他月份较少。（2） Mann-Kendall检验表明,1957—2009年乌鲁木齐河年径流量、春季径流量和冬季径流量均显著上升,而夏季和秋季径流量上升趋势不显著。（3）相关性分析和灰色关联度分析表明,乌鲁木齐河年径流量变化主要受降水的影响。     

内蒙古乌梁素海入湖水质超标风险率分析

以内蒙古乌梁素海入流水体为研究对象,考虑湖泊水质的随机性和灰色不确定性,以灰色概率统计理论为基础,引入灰色-随机风险率方法,通过计算并分析2006年、2007年和2008年入湖断面各水质参数存在的超标风险性,反映不同水质参数的污染强度和污染历时的变化过程。结果表明,入湖水体总氮总磷浓度超标风险率呈现逐年上升的趋势;总氮浓度超过Ⅴ类标准值的上限风险率达96.4%,下限风险率达87.7%;总磷浓度超过Ⅴ类标准值的上限风险率达96.2%,下限风险率达86.9%;BOD5浓度超过Ⅴ类标准值的平均风险率达55%;COD浓度超过Ⅴ类标准值的平均风险率达85%。乌梁素海入湖水体污染程度已十分严重,源头水污染防治已刻不容缓。     

非统计学方法在景观格局变化研究中的应用

景观格局变化的驱动力和生态环境响应研究中,通常存在着数据具有不确定性,时间序列样本量不足和"噪声"干扰等问题.系统阐述了灰色分析、最大似然法、Panel Data模型的原理和应用背景,并选择洞庭湖流域的年入湖径流量变化,湘水流域景观格局变化的水文响应,以及洞庭湖流域景观格局变化的驱动力等作为实证分析对象.结果表明,灰色分析、最大似然法和Panel Data模型不但可以有效解决上述问题,而且通过与经典统计学方法相结合,还能使研究效率进一步提高,研究结论更加科学、直观.     

基于Box—Jenkins方法的黄河水质时间序列分析与预测

采用基于Box-Jenkins方法的时间序列分析技术,对黄河上游甘肃兰州段、中游吴堡和下游山东利津段的水质进行了趋势分析和预测。选取对水质产生影响较大的两个污染因子化学需氧量（CODMn）和溶解氧（D0O1994—2003连续10a的月平均水质监测数据,借助Matlab和SAS统计软件,建立了ARIMA模型和乘积季节时间序列模型,并分析了这两个污染因子随时间推移的变化规律。结果表明：ARIMA模型和乘积季节模型能够用于短期水质预测,并且预测效果较好。黄河流域从上游到下游水质总体状况呈逐渐下降趋势,上游水质一般为Ⅱ和Ⅲ类,而中游和下游水质基本为Ⅳ、Ⅴ和超Ⅴ类。     

甘肃省泾河流域2010-2019年农村生态环境质量分析及预测

[目的] 研究甘肃省泾河流域农村生态环境质量评价的相关问题，为农村生态环境保护和高质量发展研究提供参考。[方法] 基于压力—状态—响应（PSR）模型，构建了甘肃省泾河流域农村生态环境质量评价指标体系。运用熵值法和综合指数法对生态环境质量水平进行评价，并采用灰色GM （1，1）模型进行预测。[结果] 2010—2019年农村生态环境质量综合指数等级变化趋势为“劣等—差等—中等”，但总体呈现上升趋势，压力指数呈“Ⅴ”型波动变化，状态指数和响应指数逐年增长，说明环境治理的政策实施有效，预计到2021年将达到良好等级。[结论] 今后还需加大农村环保的资金和政策投入，改善各地环保制度措施，增强民众意识等。