湖北省保安湖水体营养状态监测与分析

[目的] 探究湖北省保安湖水体营养状态时空特征,分析影响湖泊水体叶绿素a的主要影响因子,为其生态修复与保护提供科学依据。[方法] 在湖区设置监测点位,于2019—2021年进行取样监测分析,并运用综合营养状态指数(TLI)评价湖区的营养状态。采用空间自相关分析对保安湖营养状态的空间相关性与聚集程度进行研究。通过Logit模型分析叶绿素a浓度变化的关键水环境影响因子。[结果] 保安湖TLI变化范围为47.25～55.86,营养状态在中营养和轻度富营养间波动。湖区营养状态整体呈现显著的正空间自相关关系,其Global Moran’s I分别为0.46,0.93,0.60,0.31,0.60和0.62。主体湖南部是TLI的热点(高/高集聚)区域(p<0.01),扁担塘湖区是TLI的冷点(低/低集聚)区域(p<0.01)。影响叶绿素a浓度变化的主要水环境因子排序为：透明度>TP>pH值>COD_Mn>水深>DO,均与叶绿素a浓度有显著相关性。[结论] 湖区水体营养状态良好。流域内应通过控制农田水土流失及养殖业面源污染,加强入湖河道治理等方式减少外源磷输入,采用生态水位调控和修复水生植被等措施来进一步改善水体营养状态。     

基于Sentinel-2影像的平寨水库水体透明度遥感反演

[目的]研究水体透明度的变化规律及其空间分异驱动因素,为管理湖库及恢复湖库生态系统提供科学依据。[方法]基于2020年5月18日,8月26日,11月14日的Sentinel-2 MSI卫星影像及准同步实测透明度数据构建平寨水库透明度遥感反演模型,利用地理探测器定量分析影响透明度空间分异的驱动因素。[结果](1)平寨水库水体透明度与Sentinel-2 MSI的B₃波段最为敏感,利用波段组合B₃×B₄作为最佳敏感因子构建出的透明度反演模型具有较高的精度(R²=0.81,RMSE=0.11 m, MRE=16.91%)。(2)平寨水库水体透明度呈现出中心库区高而各支流上游低,近水体两岸低的空间分布趋势,且水体透明度11月>8月>5月。[结论]总悬浮物、叶绿素a及总有机碳含量是平寨水库水体透明度空间分异的主要因素。总磷、总氮、水温及风速通过影响水体中的总悬浮物、叶绿素a及总有机碳含量进而影响水体透明度空间分布。     

内蒙古自治区呼伦湖水质变化特征及其影响因素

[目的]对内蒙古呼伦湖水质变化特征及其影响因素进行分析,为呼伦湖富营养化机理研究提供理论基础。[方法]采用2012—2014年的水质监测数据,对水体中TN,TP和叶绿素a(Chla)浓度的时空分布进行分析,采用综合营养状态指数法对水质进行富营养化评价,并对影响水质变化的因素进行探讨。[结果]在时间上,Chla,TN,TP浓度均表现为:7,8月9月1月;在空间上,TN的浓度的范围为1.70~2.31mg/L,均值为1.94mg/L。TP的浓度的范围为0.15~0.25mg/L,均值为0.19mg/L。呼伦湖水质已经达到地表水环境质量Ⅳ,Ⅴ类水体标准,是磷限制性湖泊。叶绿素a与总氮表现为:西南、东北两端中部,总磷浓度除一个水质观测点较高外,其他各观测点变化不大。呼伦湖水体夏季已经呈现中度富营养化水平,而冬季和秋季呈轻度富营养化水平。[结论]呼伦湖已经处于富营养化状态,丰富的外源输入为非冰封期呼伦湖发生富营养化提供了一定的物质基础。     

贵州高原红枫湖水库叶绿素a浓度的时空分布及其与环境因子关系

采用2010年对红枫湖水库叶绿素a和理化因子的逐月监测数据,分析了叶绿素a浓度的分布、动态及其与环境因子的关系。结果表明：红枫湖水库叶绿素a浓度具有明显的时空分布特征,在时间上,叶绿素a浓度排序为夏季〉秋季〉冬季〉春季,且在7月份最高,原因是降雨携带充足的磷进入红枫湖,使浮游植物迅速增殖;在空间上,叶绿素a浓度沿入湖河流至大坝出水逐渐降低,总体上南湖高于北湖,这与红枫湖水库磷污染源的空间分布以及浮游植物生长为磷限制有关,南湖因上游有工业点源和城市生活废水的输入而使磷浓度高于北湖。水体叶绿素a与透明度在春季、夏季和冬季呈负相关,与水温在夏季呈正相关,与总磷在春季和秋季呈正相关,而与总氮相关性较复杂,与氨氮无相关性。叶绿素a浓度水平指示红枫湖水库水体处于富营养化状态。     

利用BP神经网络模型对太湖水体叶绿素a含量的估算

利用太湖2001-2006年常规水质监测资料和气象资料进行主成分分析,确定影响太湖水体叶绿素a 含量的主要因子。在此基础上构建BP神经网络模型,利用模型对太湖湖心区水体叶绿素a含量进行估算,并对模型进行敏感度分析;将所建模型运用于太湖梅梁湾、贡湖湾、竺山湾以及东太湖4个湖区叶绿素a含量的估算,以验证其适用性。结果表明：基于主成分分析的BP神经网络模型估算的湖心区叶绿素a含量与实测值的拟合度良好,对已建立的BP神经网络预测模型进行敏感度分析表明,气温和溶解氧与浮游植物叶绿素a含量密切相关;该模型对太湖其它4个湖区水体叶绿素a含量的估算结果与实测值拟合度良好, 表明其适用性也较好,因此,可以运用于对太湖水体叶绿素a含量的估算及预测。     

洞庭湖水体叶绿素a的时空变化特征

水体藻类生长的时空变化对研究水体富营养化十分重要。对洞庭湖东、南、西3个区域的10个断面水体叶绿素含理进行了为期1 a的动态监测,全面分析不同区域、不同时期洞庭湖水体中叶绿素a含量的时空动态变化特征。结果表明,全湖水体叶绿素a含量的平均浓度为2.0 mg/m3,总体趋势以夏季秋季冬季春季,不同区域水体叶绿素含量以东洞庭湖最高,其次为西洞庭湖和南洞庭湖。     

青海湖流域植被的净初级生产力估算

[目的]定量估算青海湖流域2001—2011年草地净初级生产力(net primary productivity,NPP),查明其时空演化特征,为流域草地可持续利用与生态建设及相关的政策制订提供科学依据。[方法]选取陆地生态系统碳循环模型(CASA模型),逐像元模拟2001—2011年青海湖流域草地生态系统NPP的时空变化。[结果](1)2001—2011年青海湖流域草地年均NPP为1.12×1013g/a,单位面积平均值为168.03g/(m2·a);(2)NPP在空间分布上呈现东南高,西北低的格局,这与流域水热因子在空间上的分布一致。近11a流域草地年均NPP总体呈上升趋势,年增加率约为1.74g/(m2·a),湖区北部、东部为主要增加区域;(3)青海湖流域草地NPP具有明显的季节变化特征,7月草地NPP达到最高,1月NPP最低。其中5—9月生长季草地的NPP占到了全年的90.40%。[结论]所选模型模拟精度较高,能够较好地反映流域NPP的空间分布规律和时间变化特征。可以认为改进后的CASA模型在气候资料稀缺的该地区进行模拟是可行的。     

喀斯特峰丛洼地4种典型植物蒸腾作用及其影响因素

[目的]对广西壮族自治区喀斯特峰丛洼地4种典型植物(甘蔗、五节芒、灰毛浆果楝和青冈)蒸腾作用及其影响因素进行研究,为进一步开展区域植被生态需水研究提供科学依据。[方法]于2015年4月至2016年1月对4种主要植物群落不同季节蒸腾速率(Tr)、叶面积指数(LAI)和相关环境因子开展现场观测。[结果]4种植物Tr夏季与春、秋、冬3季呈极显著差异(p0.01),不同植物类型其Tr也存在差异,其中,甘蔗Tr的季节变化为96.55~197.42g/(m2·h),五节芒为95.26~169.13g/(m2·h),灰毛浆果楝为97.20~239.11g/(m2·h),青冈四季Tr为81.65~124.42g/(m2·h)。4种植物Tr均与空气温度(Ta)呈极显著(p0.01)或显著正相关关系(p0.05),与土壤含水率(SWC),LAI,土壤容重(ρb),空气相对湿度(RH)呈显著或极显著相关关系。SWC和Ta对甘蔗Tr起主导作用,是主要决策变量;Ta是五节芒Tr的主要决策变量;SWC和ρb是灰毛浆果楝Tr的主要影响因子;LAI,SWC和Ta是青冈Tr的主要影响因子。[结论]研究区域4种典型植物蒸腾作用存在差异,且均呈季节性变化趋势,不同植物Tr影响因素不同,可通过人工诱导水、光、热等环境因子进而合理调控植被生态需水。     

基于综合营养状态指数和BP神经网络的黑河富营养化评价

[目的]探究黑河流域富营养状态,为黑河流域水体污染综合防治提供基础数据和理论依据。[方法]选取叶绿素a(Chl.a)、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_{Mn_})、透明度(SD)作为评价因子,使用综合营养状态指数法和BP神经网络对黑河流域的富营养化进行综合评价。[结果]黑河富营养化状况主要以中营养级为主,其中野牛沟和张掖湿地的营养指数接近轻度富营养程度,东居延海处于重度富营养化,尤其是总氮指数很高,应该及时进行治理和保护。[结论]相对于综合营养状态指数法,BP神经网络对黑河流域的评价结果更加贴近实际结果,较为客观可靠。     

淮河上游径流演变规律及其对气候驱动因子的响应

[目的]研究淮河上游径流的变化趋势及其对气候驱动因子的响应,为防洪防汛,水资源的合理规划管理及区域社会经济可持续发展提供决策依据。[方法]基于1975—2014年淮河上游的年平均流量、降水、蒸发数据,使用时序分析、交叉小波分析法和弹性系数法,分析河川流量和气候要素的变化趋势及周期性特征,探讨淮河上游径流对气候驱动因子的响应状况。[结果](1)淮河流域上游河段流量、降水量呈不同程度的减少趋势,递减率分别为3.8m3/(s·10a)和26.3mm/10a,而潜在蒸散发量的变化趋势不明显。(2)淮河流域上游流量的周期变化主要是6~12a的年际变化,年降水量在2a左右的年际变化周期与年潜在蒸散发量的基本一致。年流量和年降水量、潜在蒸散发量的显著相关区域均主要分布于20世纪90年代以后。(3)通过定量估算气候因子对流量影响,发现年降水和年潜在蒸散发对流量的弹性系数εP和εEo分别为2.30和-0.47。年流量与降水量关系密切,而与潜在蒸散发的关系不大,未来降水的变化是影响水资源变化的主要因素。[结论]在气候变化、流域下垫面和人类活动的综合影响下,河川径流的年内分配均匀度发生着相应变化。     

达里诺尔湖磷赋存特征及底泥释放影响因素

[目的]揭示封闭性内陆湖磷组成特点及底泥释放影响因素,为控制达里湖磷元素污染提供理论支持。[方法]对达里诺尔湖水体总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP),沉积物形态磷进行监测,并利用因子分析的方法对影响沉积物底泥释放的因素分类讨论。[结果]达里湖上覆水总磷(TP)均值2.00±0.02mg/L,间隙水TP均值2.50±0.02mg/L,沉积物TP在206.09~940.49mg/kg之间。沉积物中无机磷(IP)占TP的47.9%,是沉积物主要的磷形态之一。钙磷(Ca-P)是IP中含量最多的形态磷(217.76±47.01mg/kg),其次为铁铝结合态磷(Fe/Al-P,62.73±28.34mg/kg)和交换态磷(Ex-P,36.50±19.13mg/kg),有机磷(OP,200.28±135.13mg/kg)含量占TP的41.8%;通过因子分析法将影响底泥释放的因素分为三类:沉积物TP,Ca-P,Fe/Al-P和生物有效性磷含量归为沉积物磷因子;水体pH,DO,Eh值以及间隙水磷含量归为界面影响因子;湖水水深归为湖泊自身特征因子。[结论]达里湖存在沉积物磷底泥释放的风险,根据因子分析的结果可知,影响沉积物底泥释放的因素分为沉积物磷、水—沉积物界面理化指标和湖水水深3大类。     

2013-2019年陕北矿区饮用水源地水质特征及驱动因素

[目的]分析陕北矿区饮用水源地尤家峁水库的水质变化特征和驱动因素,为中国同类地区饮用水的保护和处理提供技术依据。[方法]于2013-2019年对榆林市饮用水源地尤家峁水库水质进行连续监测,获取了20项水质指标数据,并采用主成分分析法(PCA)和PCA-熵值结合法对监测数据进行分析。[结果]①浑浊度、色度、锰含量是影响尤家峁水库水质的主要驱动因子,高锰酸盐指数、氨氮次之。水质净化的首要任务是除锰。②尤家峁水库2014年水质最差,2015,2016年水质较好;年内冬季水质最好,夏季最差,与降水量、气温变化有明显的相关性。③PCA是一种切实可行的水质主要驱动因子识别方法,与PCA-熵值结合法的计算结果基本一致。[结论]锰污染是尤家峁水库水质恶化的主导因素,夏季锰浓度明显升高,应相应调整水处理工艺或增大药剂投加量,以满足民生饮水安全。     

2000-2014年艾比湖流域地表Ea与Ep时空分布特征及成因

为了探明干旱区流域地表蒸散量时空分布及其变化特征,从而为流域水资源规划、旱涝检测和生态需水量研究提供科学依据,本文基于MOD16蒸散产品和气象站观测数据,运用线性倾向率和相对变化率等方法,分析了艾比湖流域2000-2014年地表实际蒸散(Ea)与潜在蒸散(Ep)的时空分布特征及其变化趋势,进一步揭示二者之间的关系.结果表明:1)近15年内艾比湖流域地表Ea、Ep年际波动不大,多年平均Ea与Ep分别为315.76和1555.27mm,年平均Ea与Ep的较大差距说明流域整体上缺水、干旱.年内分布处于先增大后减少的单峰型变化趋势,夏季两者差距最大,此时流域最干旱、缺水;2)流域Ea与Ep的空间分布状况正好相反.西北山区、精河—博乐绿洲区、北天山的西段支脉,玛依力山脉等区域水分比较充足.流域东部大范围地区、精河—博乐绿洲周围等区域干旱缺水.3)影响因素分析显示气温是影响流域Ea、Ep时空分布变化的主要因素;4)2000-2014年间Ea总体上处于减少趋势,Ep处于增加趋势,说明流域近15年内干旱加重.     

河北省粮食产量趋势性的影响因素定量研究

[目的]对河北省粮食产量趋势性影响因素进行定量研究,为保障国家粮食安全提供科学支撑。[方法]运用EMD方法提取河北省1978—2015年粮食产量趋势量,利用C-D生产函数与全要素生产率(TFP)对该省的粮食产量影响因素进行定量化研究。[结果]河北省粮食总产发展趋势呈现明显的阶段性:快速增长,缓慢发展,停滞不前甚至下降3个阶段;各投入要素对河北省粮食总产趋势增长的贡献率依次为:粮食作物播种面积(51.99%)有效灌溉面积(38.68%)科技进步(12.73%)农林牧渔业劳动力(-2.86%)支持农业生产和事业支出(-0.55%)。[结论]粮食作物播种面积、有效灌溉面积和科技进步是促进河北省粮食总产增长的3个主要因素。     

基于CLUE-S模型的南四湖流域土地利用及其生态效应评估

[目的]分析南四湖流域土地利用变化的生态效应并探讨其动态演变特征,为流域土地资源的合理开发利用和生态系统的保护提供参考。[方法]基于南四湖流域2000至2015年土地利用数据,利用生态系统服务价值核算模型及CLUE-S模型对南四湖流域的生态服务价值及其动态演变特征进行计算和分析。[结果]2000—2015年南四湖流域耕地、草地和未利用地面积减少,林地、水域/湿地和城乡建设用地面积增加,南四湖流域整体生态系统服务价值增加了9.10亿元,但粮食生产、气体调节和保持土壤等生态功能分别下降了0.85%,0.85%和1.29%,生态问题依旧存在,生态系统服务价值分布不均匀,生态减值区的分布范围大于生态增值区。2030年流域内生态系统服务价值略微增加,而粮食生产、气体调节和保持土壤等单项生态系统服务功能继续下降,生态价值极低区以城市为中心向四周扩张,生态增值区范围缩小。[结论]虽然研究区内生态系统服务价值呈上升趋势,但生态价值分布不平衡,生态服务功能有升有降,因此有必要制定相应的措施,来控制土地利用类型的转换,平衡流域内的生态环境。     

近500年来骆马湖演变的驱动力探究

[目的]对骆马湖的成因以及影响其演变的驱动因素进行探讨,为该湖泊合理开发以及水资源的可持续利用提供依据。[方法]以近500a来的历史文献数据为基础,辅助以统计学及数字化分析等方式开展研究。[结果]泇运河、中运河等水系的开通促进骆马湖发育与复生;骆马湖淤积年份与黄河泛滥年份有较强的一致性;清嘉庆朝后对骆马湖滩的围垦逐渐加剧;骆马湖区的气候呈干湿交替变化,并在1720—1765年,达到了近500a来最湿润的时期。[结论]流域水文状况变迁与泥沙淤积是影响骆马湖演变的决定性因素;气候因素与湖滩围垦也对骆马湖的演变有一定的影响;骆马湖特殊的社会价值是决定其演变过程的更深层次原因。     

东平湖表层沉积物中多氯联苯的污染特征

[目的]查明东平湖表层沉积物多氯联苯(PCBs)的污染特征,为东平湖沉积物的污染控制及风险评价提供科学依据。[方法]于2015年7月对东平湖16个不同点位的表层沉积物进行采样,使用GC-ECD检测了PCBs(PCB28,PCB52,PCB101,PCB118,PCB153,PCB138,PCB180)的含量,对东平湖PCBs的空间分布进行分析。运用EPA法对东平湖表层沉积物中多氯联苯进行生态风险评价。[结果]东平湖表层沉积PCBs总的含量范围为nd～605.9ng/kg,均值为126ng/kg,标准差为153。在空间分布上,湖区中部(184.5ng/kg)入湖口(149.9ng/kg)湖区西南部(101.4ng/kg)湖区北部(46.7ng/kg)。研究区PCBs同系物组成以七氯联苯为主,占总量的66.72%。与其他地区的沉积物相比较,东平湖表层沉积物中PCBs处于较低水平,风险评价表明该研究区域生物毒性效应概率远远小于10%。[结论]由于水文因素的影响,东平湖表层沉积物中多氯联苯(PCBs)呈现出由大汶河入湖口向西北方向递减的空间分布趋势;东平湖表层沉积物中的多氯联苯属于轻微污染水平,未对水体环境安全造成严重影响,沉积物中PCBs的浓度水平对大多数底栖生物无毒性影响。     

陕西省西安市水土保持区划研究

[目的]分析总结2014—2015年西安市水土保持区划工作,为区域水土流失综合治理提供依据和方向。[方法]通过对西安市的实地调查及相关资料的收集,利用遥感和GIS技术进行数据分析和处理,明确该市水土流失现状及特点,在一定区划原则基础上,进行指标的选择和分析。[结果]将西安市划分为6个水土保持区,提出各分区的水土保持治理方向,为城市建设及社会经济发展提供重要依据。[结论]西安市开展水土保持应在预防为主,保护优先的前提下,依据水土保持分区,以城区为核心,以河流和道路为廊道,对各斑块实施水土流失与环境的综合治理。