浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染负荷研究

为探究浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染现状,运用污染输出系数法对非点源污染负荷进行估算,并应用地理信息系统(GIS)技术对非点源污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明,2007年浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染COD、TN、TP、NH3-N输出总量分别为2 236.12t、1007.22t、78.11t、82.90t,分别占西苕溪流域污染物总量的71.91％、70.05％、83.52％、23.64％,其中农村生活污水、农林用地和村镇工业废水是COD的主要污染源,农林用地是TN的主要污染源,农村生活垃圾、畜禽养殖和农林用地是TP的主要污染源,畜禽养殖和村镇工业废水是NH3-N的主要污染源.在空间尺度上,非点源污染负荷主要集中在西苕溪流域中下游地区,COD、TP、NH3-N输出量从上游至下游逐渐增加,但TN输出量相近.     

基于多元统计分析的黄河水质评价方法

为探讨一种适用于大尺度、多断面和长时间的水质评价方法,用系统聚类分析将2000-2002年黄河6个监测断面的90个水质样本分为7组,并用判别分析验证了结果的可靠性.其主要程序为:利用多元方差分析对各断面多年水质监测样本进行空间尺度上的显著差异性分析,识别出具有显著差异的样本,然后通过系统聚类分析把上述样本进行聚类分组,最后应用判别分析方法对各组样本进行水质评价,此方法的特点为在不损失信息的前提下能大大减轻水质评价工作量,且客观可信、分辨率高,并能综合反映总体与个别特征.结果表明,黄河流域干流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Ⅰ～Ⅲ类,而中游和下游水质基本为Ⅳ～Ⅴ类和超Ⅴ类.     

沮漳河流域水质的时空变化与评价

[目的]科学研究与评价沮漳河流域污染物排放与水质的时空变化规律。[方法]沿沮漳河流向选取6个断面,于2015—2016年分别进行取样与样品分析,并分别采用单因子污染指数法和综合污染指数法对水质进行分析与评价。[结果]沮漳河流域主要污染物排放在时间分布上没有显著差异,但在空间分布上呈显著差异,其中下游的TN和COD_(Cr)显著高于中上游。单因子污染指数评价表明,沮漳河主要污染物为TN,其次是TP。综合污染指数评价结果表明,沮漳河宜昌河段水质整体较好,但荆州河口断面水质污染严重,水质评价结果达到Ⅳ类,其他断面水质则符合Ⅲ类。[结论]沮漳河流域的水质呈现枯水期劣于丰水期和平水期、下游地区劣于上游地区的特征。     

深圳河湾流域景观格局对河流水质时空尺度的效应研究

探讨不同时空尺度下土地利用、景观格局与水质之间的关系，为合理规划土地资源提供参考，从而保护流域水质安全。基于深圳河湾流域2020年河流水质与土地利用数据，选取子流域尺度与河岸带8个缓冲区尺度，采用Spearman相关分析、逐步回归分析与冗余分析的方法，定量探讨土地利用、景观格局对雨季时期和非雨季时期河流水质的影响。结果表明，深圳河湾流域非雨季时期水质优于雨季时期，河流下游和河流出口处水质污染更为严重；不同空间尺度下景观类型以建设用地和林地为主，建设面积占比、林地面积占比、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、平均最近邻体距离（ENN＿MN）、蔓延度指数（CONTAG）、聚合度指数（AI）与水质变化呈显著相关；雨季时期的300 m河岸带缓冲区尺度下景观指标对水质的影响最为显著，林地是主要的显著解释变量。深圳河湾流域水质存在显著的时空差异性；除林地面积占比的增加可以改善水质外，建设面积占比、ED、PD的增加均会导致水质下降；改善流域水质时需重视300 m河岸带缓冲区范围内景观格局的优化。     

广东淡水河下游流域水质时空变化特征

【目的】以广东重点整治河流淡水河下游流域为研究对象,探究其主要支流污染物的时空动态变化特征。【方法】通过遥感影像判读结合实地调研的方法,针对广东淡水河下游各支流流域不同土地利用功能区域河段布置监测点,开展断面水质逐月实地监测,利用单因子评价法、综合污染指数法和距平系数法等对其水质时空变化特征进行评价分析。【结果】淡水河下游主要支流中,除麻溪水外,其他支流汇水断面各监测指标均明显高于源头水质,总氮是主要污染因子;研究期间区域水体的氨氮达标率从 69.70% 提升至 79.17%,化学需氧量的达标率从 68.94% 提升至 70.08%。在年内变化上,麻溪水综合污染指数波动较小,大沥水波动较为剧烈,在 1 月、4 月、11 月和 12 月时明显高于其他月份,氨氮贡献占比达到 15%~37%,与总氮同为大沥水流域的重要水污染物;而各支流枯水期总氮污染指数均明显高于丰水期,但总磷污染指数则略低于丰水期,总体上各支流枯水期的综合污染指数高于丰水期;在空间上,淡水河西岸支流水质优于东岸,工业区、城镇生活区和农村居民区分别对流经河段的总氮、氨氮和总磷产生较大影响。【结论】淡水河下游西岸麻溪水水质整体较优,东岸大坑水、沙田水和大沥水水质相对较差,各支流综合污染指数年内变化无明显规律,工业、城镇及农村居民点附近河段污染指数高于其他河段。     

湖北四湖流域排水沟渠水质指标的因子-聚类分析

排水沟渠水质监测是研究湿地农业区域农业面源污染特征的基础。沿湖北四湖流域总干渠两岸采集了14个排水泵站所在沟渠水样,测定了EC、pH值、DO、COD、TN和TP6项水质指标,应用因子分析、聚类分析对该流域沟渠水质指标进行了分析。结果表明,沟渠水质的主导影响因子为水体氮、磷负荷;以3个主因子得分为依据进行聚类分析,将沟渠污染水平划分为4种类型,即重度、中度、轻度污染类型以及一个特殊的生物污染类型,其中属于重度、中度、轻度污染类型的沟渠分别位于流域总干渠的中游、上游、下游3个空间位置;属于特殊的生物污染类型的沟渠是洪湖出口处的万全泵站所在的沟渠,表现为溶氧低、耗氧高。     

青弋江流域水质评价及时空变化特征分析

采用单因子评价法、模糊综合评价法和主成分分析法对青弋江流域7个监测断面2017—2019年6项水质指标的监测数据进行分析,识别了流域的主要水质指标,得出青弋江流域的综合水质状况和水质时空变化趋势.结果表明:青弋江流域整体水质为优,主要水质指标为NH3-N和TP;下游因工业污染源较多,水质最差,上游主要污染源为林地腐殖质等带来的N、P污染,随着水体自净中游水质优于上游;汛期由于雨水冲刷带来的农业面源污染加重,水质劣于其他月份,随着对流域污染源排放管控的加强,流域水质随时间推移呈优化趋势.     

武夷山国家级重点风景名胜区流域地表水质时空变化

通过对2008~2009年武夷山国家风景名胜区流域8个监测点不同水期水质污染物指标的跟踪监测分析,研究流域地表水质的时空变化特征。结果表明,在空间上,流域干流自上游至下游污染物含量总体上表现为:上游下游中游的趋势;在季节上,枯水期NH3-N、TP、NO-3-N浓度大于丰、平水期,主要与水量大小有关;TN、CODMn浓度表现为丰水期高于枯、平水期,与丰水季节降雨形成的非点源污染有关。该流域内水文特征环境因素、人类、农业活动及流域空间分布是造成溪流水质污染物特征的重要原因。     

黑河流域土壤理化性质分布特征

以黑河流域纵向梯度(上游、中游、下游)不同植被覆盖条件下的土壤作为研究对象,通过野外调查取样和数据分析相结合的方式,系统地分析了该流域土壤理化性质特征。结果显示:黑河流域土壤密度、pH值、电导率在黑河流域表现为下游中游上游,且3个指标在黑河流域上游﹑中游及下游具有显著差异性;沙粒含量不论在上游﹑中游还是下游,都是占主要组成成分的。其中,沙粒的含量在黑河下游表现最高,为84.93 g·kg~(-1),且显著大于上游和中游的含量。粉粒的含量在中游表现最高,为29.30 g·kg~(-1),且黑河流域上游、中游及下游的粉粒含量具有显著差异性;黑河流域土壤全碳量和全氮量表现为上游中游下游,差异显著。由此可知,黑河上、中、下游土壤理化性质差别较大。     

基于因子分析法的沱江流域地表水水质的综合评价

沱江是长江上游的一个重要支流,其水质安全对维持成都平原及周边地区正常的生产生活起着至关重要的作用。采用因子分析评价的方法,对沱江流域15个地表水监测断面的水质状况进行了综合评价,结果表明：沱江的下游和上游地表水水质受到了较严重的污染,中游的地表水水质处于良好的状态。     

基于多元统计分析的汉丰湖水质评估及原因解析

为明确三峡库区最大的库中湖——汉丰湖水质的时空变化特征及其主要影响因素，在汉丰湖来水区、湖区、出水区设置14个采样点，于2015年每月下旬在各点位采集水样并分析主要水质指标，综合运用多种统计评价方法，解析汉丰湖水质的时空变化特征及主导因素。结果表明，汉丰湖水质空间变化可聚类为4个区域：南河来水区（区域1）、东河来水区（区域2）、汉丰湖上游（区域3）和汉丰湖中下游（区域4），其月份变化可聚类为2个时段：蓄水期（1-2月及9-12月）和泄水期（3-8月）。营养状态指数分析显示区域4中的调节坝（HF5）及调节坝下（XJ1）水质呈中营养状态，而其余点位及区域水质均为轻度富营养，各月份水质表现为1月、12月为中营养，10月为中度富营养，其他月份均为轻度富营养。汉丰湖水体中总氮（TN）、铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）、总磷（TP）、可溶性磷（DP）、正磷酸盐（PO₄^3--P）、高锰酸盐指数（COD_Mn）浓度均表现为自上游向下游降低趋势。主成分分析揭示流域水土流失是汉丰湖水质恶化的主要诱因，而三峡库区水位调控也对湖区水质产生重要影响。     

白洋淀近30年水质时空变化特征

运用综合污染指数法、累积距平法、Mann-Kendall检验法、分层聚类法,研究了白洋淀水质时空变化特征。结果表明:白洋淀近30年(1988-2016年)综合污染指数呈现波动变化,2015年水质最差,水质平均污染指数(WQI)达2.229;在年内变化上,综合污染指数7月最高,2月最低,夏季>秋季>春季>冬季,且TN污染指数最高;在空间分布上,南刘庄所在的西北部淀区水质最差,其次是东部和南部的光淀张庄、枣林庄、圈头、端村、采蒲台,北部的王家寨、烧车淀水质较好。     

森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法

近年来国内森林生态系统服务功能研究较多,但应用价值不高,其科学性受到诸多质疑.从森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程以及其计量方法出发,对国内外研究动态和发展趋势进行了总结分析,重新审视森林水源涵养功能的研究意义,探讨森林水源涵养功能的多尺度特征.从森林水源涵养功能作用的空间尺度上看,其拦蓄洪水削减洪峰的功能仅在较小尺度上有效,而调节径流的功能只有当森林土壤的入渗量超过蒸散量时,才可能有更多地下水补给河道径流,进而增加旱季河道流量.同时森林水源涵养功能也具有明显的时间尺度特征,具体表现为在次降水事件中,由于蒸散发量较小,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量,在功能上表现为拦蓄降水;在长时间尺度上,由于林地蒸散要耗去大量水分,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量减去林地蒸散发量,在功能上表现为净化水质和调节径流.大多数研究仅对单一林分的个别层次蓄水功能进行研究,缺乏流域尺度或者更大空间尺度的森林水源涵养功能研究.建议从区域降尺度到流域或将坡面尺度上推到流域,集中在流域尺度解决森林水源涵养空间异质性将是解决森林水源涵养功能尺度外推的有效办法.就目前国内流行的森林水源涵养功能计量方法而言,其与尺度及研究目的有较大相关性,在研究中应根据研究目的、研究尺度和可获取的数据情况选择合适的计量方法.研究突出了不同尺度作用下森林水文过程的复杂性及重要性,并结合森林与水关系的争论问题,分析目前国内对森林水源涵养功能研究的一些误区,提出森林水源涵养功能研究的一些关键科学问题及未来可能的发展方向,主要包括:1)明确界定森林水源涵养功能的边界,探索森林水源涵养功能计量的新方法;2)加强不同时空尺度关联的森林水源涵养功能研究,包括正确评价森林水源涵养功能的时空变异规律,森林生态系统水源涵养功能的尺度效应,森林水源涵养与下游水生态安全,森林水源涵养研究范式转变等核心问题.     

城市化流域生态系统服务价值时空分异特征及其对土地利用程度的响应

以南京市九乡河流域为研究区域,以2003与2009年2景QuickBird影像数据为基本信息源,应用空间自相关模型,结合GIS空间分析技术,定量探讨了城市化流域生态系统服务价值时空分异特征,以及土地利用程度对生态服务价值空间分异的影响.结果表明:2003-2009年,九乡河流域生态系统服务总价值减少了2.59％,而流域生态系统服务价值的空间聚集性增强;生态服务价值的高-高区域主要集中在流域上游,低-低区域主要集中在流域下游的仙林大学城一带;九乡河流域生态系统服务价值空间分异发生了明显变化,下游仙林大学城一带低-低分布区快速扩张,而高-高分布区仅在九乡河源头及下游的局部区域有所增加;流域生态服务价值空间自相关表现出明显的尺度效应,随着研究尺度增大,生态服务价值的空间自相关性逐渐增强;九乡河流域生态服务价值的空间分异及其变化主要是由土地开发利用引起,流域土地利用程度对生态服务价值存在明显的负效应.     

乌鲁木齐市土地利用和覆被生态变化及其驱动力分析

为了解西北内陆干旱地区LUCC(Land-use and land-cover change)的时空变化特征和驱动力机制,以乌鲁木齐为例,选取2004、2008和2013年的土地利用及统计年鉴数据,从土地利用结构、土地利用幅度变化、土地利用速度变化、土地利用程度变化4方面探讨分析3个时期LUCC的转移变化情况和规律;并在此基础上采用主成分分析方法,从自然因素、社会经济因素以及政策法规因素3方面进行了土地利用变化驱动机制分析。结果表明:3个时期中,乌鲁木齐市土地利用以牧草地、耕地和林地为主,园地、林地和水域面积减少最多,耕地、未利用土地和城镇、村庄及工矿用地面积增加最多;2004—2013年间乌鲁木齐土地利用综合指数先增后减,土地利用由发展期转变为调整期;影响乌鲁木齐市土地利用/覆被变化的驱动因素主要有自然因素、社会经济因素以及政策法规因素,其中社会经济驱动因素主要为经济发展和人口增长、产业结构调整2方面。     

密云水库上游白河磷浓度时间序列的傅立叶与小波分析

 【目的】分析密云水库上游流域水质长期监测数据,获取流域水质时间格局特征。【方法】以密云水库上游白河上的S1和S2监测点总磷（TP）浓度1986—2003年时间序列为例,采用时域分析、傅立叶和小波分析等方法对比来综合揭示磷污染物的周期模式以及时间格局特征。【结果】S1和S2监测点时间序列不存在自相关性和异方差性,不适合用时域方法进行水质的时间演化规律的研究。傅立叶分析得到两个监测点的隐含周期,S1和S2都有6年的周期模式,S2还包含一个2年左右的周期行为。小波分析得到了不同尺度的时间格局特征,S1和S2点都有中尺度的周期格局特征,S2点还有小尺度的周期格局特征。【结论】傅立叶分析和小波分析这两种方法都可以应用在水质的时间演化规律的研究中,傅立叶分析方法比较粗糙,而小波分析方法以其多尺度、时频相结合的特点为研究水质时间特征的演化提供了更精细的方法。     

莆田市土地利用格局的地形梯度特征变化及尺度效应

以莆田市1995年、2005年和2015年3期遥感影像和高程数据(DEM)为数据源,借助RS和GIS技术,运用地形位指数、土地利用类型分布指数和景观格局指数,对莆田市1995—2015年间土地利用格局在地形梯度上的分布特征、变化历程及空间尺度效应进行了系统分析。结果表明:(1)林地主要分布在高地形位区域,建设用地与水体主要分布在低地形位区域,农用地与裸露地主要分布在低、中地形位区域。(2)1995—2015年间,建设用地与农用地的主要分布区域逐步向较高的地形位区域扩张;林地与水体的优势分布区段并未发生变化。(3)尺度效应研究表明香农多样性指数、香农均匀度指数和蔓延度指数等在不同地形位上均不具尺度效应;斑块密度、景观形状指数和面积加权分维指数在不同地形位上均随尺度增加而减小。     

黑河流域蓝绿水在典型年份的时空差异特征

蓝绿水研究目前主要集中在蓝绿水资源量及其时空分布评价方面,在流域尺度上考虑气候因素的蓝绿水时空差异研究甚少。本文选取中国西北干旱内流河地区的黑河流域,采用标准化降水指数(SPI)和降水距平指数(M)2个指标确定典型年份,并分析不同典型年份(干旱年、湿润年、平水年)的流域蓝绿水时空差异特征。结果表明:1)黑河流域的蓝水与绿水的合计深度从降雨量较高的上游到降雨量较低的下游呈现递减趋势;2)蓝绿水总量在湿润年份(1998年,252.72亿m3)明显大于干旱年份(1978年,167.73亿m3);3)绿水系数,即蒸散发占水资源总量的比例,在干旱年份(90.30%)明显高于湿润年份(85.41%)。同时,降水较低的年份(干旱年份)或地区(下游)绿水占水资源的比例明显高于降水较高的年份(湿润年份)或地区(上游)。黑河流域的典型年份蓝绿水数量与时空差异特征的分析可为探讨气候变化下蓝绿水演变及加强中国内陆河流域绿水资源管理提供参考。     

流域总量控制下的农业非点源污染控制方案及其风险分析——以杭埠-丰乐河流域为例

以巢湖的最大入湖支流杭埠-丰乐河及其流域为研究区域，以国际较新流域管理模型WARMF（Watershed Analysis Risk Management Framework）为研究工具，通过入河负荷、水质、水量的综合分析确定流域关键控制区，提出总量标准转换系数、结合功能区水质要求、计算河段的总量负荷标准。以分段计算总量标准取代总量分配，以负荷流失率和化肥流失率为基准进行非点源内部不同土地利用类型的削减分配，通过局部灵敏度分析和摩尔斯敏感判别因子筛选风险因子，尝试以个别关键区域的控制达到全流域的改善，并且以Jacknife模拟为风险分析方法对控制方案进行风险分析。     

杞麓湖叶绿素a与水质因子时空分布特征及相关性研究

[目的]研究杞麓湖叶绿素a(Chl-a)与水质因子时空分布特征及相关性。[方法]2010年1～9月,对杞麓湖Chl-a及水质因子进行监测,并运用相关分析和灰关联分析,对Chl-a与水质因子关系进行研究。[结果]杞麓湖水体中Chl-a含量具有明显的时空变化特征,总体趋势是平水期丰水期枯水期。Pearson相关分析结果显示,在平水期时,Chl-a与pH和TP呈极显著正相关关系;在枯水期时,Chl-a与TN呈显著性正相关关系;在丰水期时,Chl-a与各因子并未表现出明显的相关性。灰关联分析结果表明,在杞麓湖水体中,对Chl-a含量影响较大的环境因子有pH、WT、SD、TA等,而对Chl-a含量影响最大的则是湖体内的N、P营养盐含量。[结论]该研究为杞麓湖富营养化的治理与合理开发提供了理论依据。