尼洋河水质沿程变化特征多元统计分析

【目的】了解尼洋河沿程水质状况,分析丰水期干流水体的主要污染指标,科学合理的说明尼洋河流域饮用水源地的水质对人体健康危害程度。【方法】基于2018年丰水期水质监测数据,运用多元统计方法分析了尼洋河干流上10个断面的水质监测指标,同时依据干流各个监测断面的水体指标检测结果,利用系统聚类分析方法将断面所在河流分为3组,监测断面分组结果与尼洋河流域上、中、下游分布基本一致。【结果】第1组水体以有机污染为主,TP与TN的质量浓度较高,水体污染程度较轻,污染源单一;第2组水体受有机污染与重金属多个指标的污染,水体水质较第1组差,污染来源相对复杂;第3组水体水质污染最为严重且污染指标最多。【结论】分析结果与单因子水质评价结果基本一致,尼洋河干流水质随河流方向有改善的趋势。     

高原城市水源地入库河流水质变化趋势研究——以松华坝水库牧羊河为例

高原城市水库是高原城市最主要甚至唯一的饮用水源,入库河流的水质好坏直接关系到高原城市水资源安全与生态文明建设。根据松华坝水库入库河流牧羊河1996-2017年的水质监测数据,应用分形理论及R/S模型对牧羊河总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数的平均值以及其不同水期指标值的变化趋势进行了分析,研究结果表明:总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数的年平均值以及不同水期的指标值存在明显的Hurst现象;总氮枯水期呈上升趋势;总磷丰水期呈下降升趋势;氨氮年平均值及各水期的指标值变化趋势不明显;高锰酸盐指数枯水期、平水期均呈上升趋势。     

黑龙江省地表水灌溉水质评价分析

【目的】合理制定管理策略改善灌溉水质。【方法】以黑龙江省2017年5—8月295个测点的16项水质监测指标为基础,以《地表水水质评价标准》(GB 3838—2002)和《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)为依据进行等级分类,采用Office以及ArcGIS软件分析了黑龙江省灌溉水质(主要指地表水)指标时空变化特征。【结果】①黑龙江省灌溉用水的主要污染物为有机污染物类(BOD5、COD和高锰酸盐指数)和面源污染类(氨氮、TN和TP)指标,其中仅有60.9%～76.7%和68.6%～78.3%测点的灌溉水质中COD和高锰酸盐指数能够达到III类标准以上;而面源污染类指标的表现较差,且TN和TP指标的超标问题较为严重;②时间变化方面,随着生育季的进行,有机物和面源污染类指标的劣类水测点均呈现逐渐增多趋势,且这一现象在TN和TP指标上表现更为明显;③空间变化方面,农业面源污染类指标的高风险区主要集中在佳木斯和七台河市,涉及的灌区主要包括鹤立河灌区、金沙灌区、三合灌区、孟家岗灌区和万家灌区。【结论】黑龙江省灌溉水质主要受农业面源污染类指标影响,且以TN、TP为主。制定合理的水肥管理策略是改善黑龙江省灌溉水质的重要手段。     

典型滇池湿地公园的水质评价与污染源分析

【目的】评价典型滇池湿地公园的水质与污染源。【方法】基于单因子指数法和3种改进后的内梅罗指数算法对南滇池湿地公园、西华湿地公园和捞鱼河湿地公园的水质进行评价,评价指标体系包括COD、TN、TP、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr共8个水质评价因子,并对3个湿地公园的水体污染源进行分析。【结果】3个湿地公园的COD、TN、TP和Cr的污染程度均较为严重,而Zn、Ni、Pb、Cd的污染程度较轻;捞鱼河湿地公园水体中的金属元素浓度最低,但TP浓度最高;南滇池湿地公园水体中的TN、Cr浓度最高,而西华湿地公园水体中的COD浓度最高。基于单因子指数法和3种改进的内梅罗指数法进行水质分析,3个湿地公园水质的评价等级均为劣V类,整体上捞鱼河湿地公园水质污染最严重,南滇池、西华湿地公园水质污染状况稍好。COD和TP是3个湿地公园所处流域中最主要的入湖污染物类型。【结论】在未来的滇池水质保护和管理工作中,应重视并加强对城市、农业面源及部分未收集的点源污染等方面的治理。     

农业面源污染指标与地表水质量的相关性研究

【目的】揭示我国农业面源污染物排放对地表水质量的影响,为改善地表水质量提供理论依据。【方法】总结了1999—2018年我国主要面源污染指标排放量变化趋势,并采用水质指数(WQI)量化分析了同期地表水质量,最后对农业主要面源污染指标排放量及其未利用量与地表水WQI之间做了相关分析。【结果】4种主要农业面源污染指标——化肥施用量和畜禽养殖业产生的化学需氧量(COD)、总磷(TP)和铵态氮(NH_4~+-N)在1999—2018年均呈先上升后趋于平稳或有下降的趋势。与1999年相比,2018年时4种主要污染物依次增长37.1%、21.1%、28.4%和15.6%。河流水质在1999—2006年呈下降趋势,之后明显改善,2018年WQI较1999年增加了13.8%。湖泊和水库的水质年际波动较大,2018年WQI较1999年分别增加6.5%和2.4%。畜禽养殖业产生的COD、TP和NH_4~+-N未利用量与河流WQI呈显著的负相关关系,TP对河流WQI的影响最大,其次是NH_4~+-N,COD影响最小。【结论】近年来我国河流水质有所改善,但水库和湖泊水质仍不容乐观,降低化肥施用量以及畜禽养殖业污染物未利用量是改善地表水质量的关键途径。     

大型城市原水系统水质变化过程评价方法研究

基于单因子指数评价方法及污染指数法的评价思路构建单因子污染指数评价指标,综合考虑水库蓄水量、水质变化过程等因素的前提下,从单个水库及整个原水系统两个层次出发,分别提出水库水质指数评价方法及系统水质指数评价方法,并将其应用于深圳市原水系统水质水量联合调度研究中,评价结果能够综合反映水库及原水系统水质变化过程的特征信息及调度周期中的平均水质情况,验证了方法的可行及合理性,为大型城市原水系统水质评价提供了新的思路。     

黄河干流及主要支流水质时空差异性及其变化特征研究

【目的】了解黄河流域水环境状况可为黄河流域生态保护和高质量发展提供依据。【方法】选取黄河干流及主要支流湟水、渭河和汾河12个水质监测断面和4项水质指标pH值、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_3-N),并利用多元统计方法分析了水质时空差异性及其变化特征,同时引入水污染指数法(WPI)对整体的水环境状况进行评估分析。【结果】黄河干流水质状况最好,湟水和渭河水质状况次之,汾河水质状况最差,且水质指标在空间和时间上均呈显著的差异性;监测断面海东民和桥、渭南潼关吊桥和运城河津大桥的WPI值达到IV类及以上水质标准的频率较高,分别为66.30%、98.91%和78.26%;各监测断面在春季和冬季的水质状况较差,而夏季和秋季水质状况相对较好。各监测断面的WPI值均呈下降趋势,其中海东民和桥、中卫新墩和天水牛背等3个监测断面的下降趋势比较显著;基于WPI指数的时空聚类分析结果与水体污染物浓度的时空分布情况具有一致性,空间上海东民和桥、渭南潼关吊桥和运城河津大桥WPI值的波动性相对较大,时间上1—3月的WPI值波动性相对较大。【结论】黄河干流及主要支流水质状况具有明显的时空差异性,但整体上水环境条件正在逐渐改善。     

改进的内梅罗污染指数法在黄河干流水质评价中的应用

以黄河干流6个监测断面2015年监测数据为基础,选取溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(CODMn)和氨氮(NH3-N)为评价指标,采用改进的内梅罗污染指数法进行水质评价,并将评价结果与灰色聚类法、单因子评价法比较。3种评价方法结果显示6个监测断面的水质均在Ⅲ类标准范围内,黄河干流整体水质状况较好;仅有改进的内梅罗污染指数法可显示出黄河干流6个监测断面水质由好到差的顺序依次为:济南泺口、兰州新城桥、包头画匠营子、济源小浪底、石嘴山麻黄沟、忻州万家寨水库。结果表明:改进的内梅罗污染指数法和灰色聚类法的评价结果基本一致,均比单因子评价法能更合理、全面的反映综合水质状况,且可以通过比较污染指数的大小区分同一级别的水质状况。     

1990—2015年内蒙古地表水时空变化特征研究

【目的】分析1990—2015年内蒙古地表水的时空变化,探究气候和人类活动对地表水的影响。【方法】基于4个典型子区域对6种光谱指数(MNDWI、NDWI、AWEI、MBWI、WI₂₀₁₅和TCW)的性能和稳定性进行评估,分析适合于内蒙古地表水识别和提取的最优水体指数,并将其应用于整个内蒙古地表水研究中。【结果】1990—2015年内蒙古地表水整体呈先减少后增加的趋势,1990—2010年内蒙古地表水面积急剧下降,2010—2015年研究区地表水面积有所上升和恢复。1990—2015年除兴安盟、呼和浩特、乌海呈缓慢增加趋势,其他的9个盟市水体面积均下降。AWEI水体指数阈值稳定,有很好的试用性,更适合于研究区的地表水识别和监测。【结论】影响研究区地表水变化因素复杂多样,整体来看内蒙古地表水面积变化是由于气候和人类活动的双重因素所致,其中人类活动是地表水面积减少、湖泊萎缩的主要影响因素。     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

1998—2017年海河流域水资源变化趋势分析

海河流域是我国水资源开发利用程度最高、水资源最为紧缺、水质污染尤为突出的地区。【目的】明确该流域近年来水资源现状及变化趋势。【方法】统计1998—2017年海河流域水资源数据,分析了水资源量、供用水量和水质的变化趋势。【结果】海河流域人均水资源量不足全国人均的1/10,水资源极度匮乏且年际波动较大;在供水量方面,近年来地下水供给占比呈下降趋势,域外调水和其他水源供给占比呈增加趋势;在用水量方面,农业和工业用水量呈降低趋势,生活用水量不断提高,生态用水量快速增长;河流水质有所改善,但仍处于较差水平;大中型水库水质达标率较低,近况堪忧。【结论】海河流域水资源量与质的问题依然十分严峻,更加严格的水资源管理措施有待执行。     

哈尔滨市主城区河流污染物入河量初步估算与来源分析

【目的】了解哈尔滨市主城区河流污染物来源结构组成及污染特征。【方法】以典型河流马家沟、何家沟、运粮河及发生渠为研究对象,根据地理位置、水文特征和经济发展状况将其划分为控制单元;利用源强系数法估算目标污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的年排放量;在考虑空间结构特征对污染物入河过程影响的基础上,利用入河系数初步估算污染物的入河量;并应用Monte Carlo模拟方法,分析了入河量估算的不确定性以及各环境主控因子的敏感性。【结果】研究区域COD、TN和TP的年排放总量分别为5 857.96、2 479.62和340.96 t,其年入河总量分别为2 331.97、624.00和64.50 t;COD、TN和TP年入河量与监测数据均显著相关(p<0.01);污染物的空间分布呈现城郊地区>农村地区>城市地区的特征(p<0.05);农村生活源和农田面源是研究区域河流污染物的主要来源,其贡献率分别为49%和31%。【结论】哈尔滨市主城区河流污染主要集中在城郊地区,污染物主要来自农村生活源和农田面源,该区域河流污染治理的工作重点应主要集中于农村生活及生产的控源减排。     

不同赋权方法的综合水质标识指数法对比分析

【目的】明确宁夏清水河各水质监测断面的水质分布特征,为流域水质评价提供依据,基于清水河3个水质监测断面(二十里铺、三营、泉眼山)2014—2016年的监测数据。【方法】采用主成分分析法对检测数据进行筛选,选择具有代表性的水质检测指标,应用综合水质标识指数法对该地区水质做出评价;结合3种赋权方法(超标倍数法、变异系数法、熵权法)对传统的综合水质标识指数法进行改进,并做进一步对比分析。【结果】综合水质标识指数分析法显示二十里铺断面水质评价结果为Ⅱ类且基本保持稳定;三营断面2014、2015年评价结果满足Ⅲ类水质标准,2016年评价结果为Ⅳ类水质标准,且该断面水质有变差的趋势;泉眼山断面评价结果为Ⅱ类水且逐年减小,该断面水质有进一步变好的趋势。【结论】应用不同赋权方法对3个断面水质进行评价,评价结果均达到水功能区划要求,但超标倍数法和熵权法计算过程中存在一定缺陷,变异系数法较其他2种赋权方法更为合理。     

黄河河龙区间洪水泥沙关系分析

【目的】深入了解近年来黄河泥沙变化规律,保障引黄工程的安全运行。【方法】对2006—2015年黄河吴堡、龙门水文站洪水特征资料进行了分析研究,【结果】月最大含沙量大于10 kg/m~3时段集中在3月桃花汛和汛期(6—9月),汛期泥沙量远大于3月水平,同期龙门站最大含沙量水平高于吴堡站;洪水过程径流总量与含沙量相关性并不显著;河龙区间上下游泥沙输移过程存在一定相关性,但龙门站较吴堡站更多呈现自然河道属性。【结论】黄河突发增沙原因不只局限于洪水激增,黄河调水调沙等人类活动对水流携沙突增影响不容忽视。不同水文站局部性暴雨所形成的短历时增沙现象的水文系列过程呈现随机性。     

根河流域1980-2017年气候和径流的变化特征分析

根河流域处于我国寒温带地区,气候和自然环境较为特殊,分布着大面积冻土,对于气候变化非常敏感。【目的】通过分析根河流域气象要素和径流的变化,探讨气候和水文之间的相互关系,为该流域的水资源科学管理提供理论依据。【方法】以额尔古纳水系根河流域为研究对象,利用M-K检验和Hurst指数等方法,分析根河流域1980-2017年气象要素和径流的变化趋势及相互作用关系。【结果】①根河流域年平均气温在1980―2017年,共上升了1.10℃,在α=0.01的水平上呈上升趋势,且上升趋势有较强的持续性(H=0.75)。其中,生长季的气温变化最为强烈(Z=4.63)。②根河流域生长季降水量占年降水量的85%,趋于下降趋势,下降幅度为1.68 mm/a。③根河流域始冻期和完全冻结期的空气相对湿度分别α=0.001和α=0.01的水平上显著下降,且下降趋势有很强的持续性(H=1.0),变化幅度为0.05%/a。④根河流域径流量趋于下降趋势,在1997年和1999年发生突变,不年降水量发生突变的时间基本吻合,且降雨不径流的变化趋势一致,相关性分析表明,降雨不径流的相关系数为0.91。⑤根河流域径流量不年均气温相关系数为0.50,气温主要以增加流域各因子的蒸散发以及土壤和河流冻结、融化的时间或面积来影响流域径流量。【结论】根河流域降水量和径流在1980―2017年没有很大的变化趋势,气温呈猛烈的上升趋势,流域气候整体上趋于夏季越来越干冷,冬季干热的趋势。     

平阴岩溶地下水位与降水量、黄河水位的相关性分析

【目的】查明平阴岩溶地下水位对降水量、黄河水位响应的时滞差异。【方法】选取2007—2018年2个沿黄岩溶水位监测数据、同期降水量和黄河水位资料,采用互相关分析、连续小波变换和交叉小波变换对岩溶水位与降水量、黄河水位的相关性进行了分析。【结果】①降水量、岩溶水位的互相关系数具有明显的12个月的周期,黄河水位周期性不强。岩溶水位与降水量、黄河水位之间存在1～8个月和0～10个月的时间滞后。②降水量和岩溶水位存在0.86～1.20 a和0.86～1.36 a的连续主震荡周期,黄河水位存在1 a和3 a的周期变化特征。③岩溶水位对降水量、黄河水位的滞后时间为110.46～164.39 d和105.77～161.88 d,黄河水与岩溶地下水之间径流速度为21.62～25.53 m/d。【结论】平阴岩溶水位对黄河水位的时滞略小于对降水量的时滞。     

TMDL计划与小流域污染综合治理思路的研究-以南水北调东线山东段治污为例

为了不断完善小流域污染综合治理思路,进一步推进水污染治理工作,对TMDL计划进行了介绍,并在治理思路、总量分配方法及总量分配公平性、合理性等多个方面与小流域污染综合治理思路进行比较,找出差异,吸收其有益的思路和措施。通过比较得出:①小流域污染综合治理和TMDL计划在思路上是一致的,但在总量分配及分配的公平性、水质目标可达性的保证率等方面存在着一定差异;②TMDL计划中的诸多措施可为小流域污染综合治理所吸收借鉴,并以此为基础对完善小流域综合治理提出了诸多合理的建议。     

1971─2012年长江中下游地区水稻洪涝时空分布特征

【目的】为长江中下游地区地区性防涝排涝部署提供依据。【方法】基于1971─2012年长江中下游地区426个气象站点逐日降水资料,通过分析洪涝发生频率、洪涝强度和洪涝发生站次比,研究了长江中下游地区年度洪涝灾害时空分布特征和覆盖水稻关键生育期洪涝灾害时空演变特征。【结果】研究区中度、重度洪涝发生频率所占比最大,中度洪涝发生频率主要集中在湖北、湖南、江西、浙江;重度洪涝发生频率集中在湖南、江西、浙江;特涝发生频率集中在安徽北部与江苏。同时,1971─2012年间研究区域洪涝发生影响范围总体年际尺度变化不明显,洪涝强度20世纪90年代最强,但整体有降低趋势。从研究区水稻物候期来看,影响范围最广强度最大集中发生在7─8月,早稻与一季稻分别处于灌浆成熟期与拔节孕穗期。【结论】在研究区域加强农业气象监测密度,重点可在研究区内(安徽北部、江苏、湖南、江西、浙江)早稻进入灌浆期与一季稻拔节孕穗期前期进行水利设施建设,依靠研究区地势特点与农田生态自身环境稳定性,预防和排除水稻洪涝灾害。