基于公平性评估的滨湖城市水环境容量配置研究——以无锡市区COD配置为例

随着发达地区经济社会的快速发展,水污染物排放量急剧增加,甚至超出区域水环境容量,致使水环境不断恶化,并成为制约区域经济社会发展的重要因素.本文综合考虑水环境容量供给能力和需求状况两方面要素,以流域为基本评价单元,采用综合分区技术和矩阵向量模型,构建水环境容量总量指标分配方法,并以无锡市区为例提出水环境容量的多情景配置方案.在此基础上,引入基尼系数方法测度不同方案的公平性,据此进行情景方案的优选.总体上,中心城区及东北部地区配置较大的环境容量,位于太湖上游的西部和西北部地区以及望虞河沿线地区环境容量供给能力较低,配置较少的环境容量.研究结果可为协调区域产业发展与水环境关系、制定差别化的产业准入政策提供科学依据.     

基于MAPGIS的福建省矿山地质环境综合评价分析

福建省矿业开发产生的环境地质问题主要有占用破坏土地、破坏地貌景观、水土流失、水土污染、水均衡破坏以及采空塌陷、岩溶塌陷、崩滑流矿山地质灾害等。矿山地质环境综合评价单元的划分采用正方形网格单元。选取矿山地质环境现状、地质环境条件、矿产资源开发利用规划、矿山生态环境恢复治理难易程度等作为评价因子。根据各因子对矿山地质环境质量影响存在重大差异及可分层次的实际情况,采用质量指数评价模型作为矿山地质环境综合评价模型。利用MAPGIS的空间分析功能,对整个系统进行综合评价。然后根据综合指数的大小,将全省圈定出28个区的矿山地质环境综合质量划分为严重区、较严重区和一般区。     

天然胶体的水环境行为

胶体是一种分散相粒子具有特定粒径(通常为1 nm~1μm)的混合物,天然水体中的胶体通常是指水环境中普遍存在,而又符合“胶体”形态定义的物质的总和.因为具有特殊的表面性质以及独特的水动力学特点,天然水体中的胶体被认为是一种重要的污染物载体,尤其在促进重金属类的污染物迁移以及性质转化的过程中具有重要作用.本文归纳总结了水环境研究领域中胶体概念的提出与发展,讨论了现有研究中对胶体的定义与理解,比较了当前几种主要的胶体提取手段的特点.同时,针对胶体在水环境中的环境行为,详细归纳了河湖水体中胶体的物质组成、特征以及相应的检测手段,重点总结了胶体在水环境中对污染物的结合作用、胶体污染物的生物效应、胶体自身的团聚规律以及胶体对污染物迁移的影响机制.本文提出了胶体在水环境中复杂的组成成分与动态变化在胶体研究中的重要性,并对进一步揭示胶体环境效应的研究思路以及方法手段进行了展望.     

基于熵值环境基尼系数法的平原河网区污染物总量分配

为制定科学合理的水污染物总量控制方案,以典型平原河网地区——张家港市为例,构建与人口、资源、经济和水污染物承受能力相协调的单因子环境基尼系数模型,并通过贡献系数判断引起不公平的主要污染物分配单元.利用熵值—环境基尼系数最小化模型,确定张家港市各乡镇基于多元公平性原则的氨氮总量分配方案.结果表明:在水污染物总量分配过程中,污染物削减比例的大小和污染物现状排放量之间并不具有一致性,最终的分配方案要综合考虑多方因素确定.本研究构建的熵值—环境基尼系数最小化模型综合考虑了研究区域社会、经济、资源等多种客观因素,对于平原河网地区,由于其特殊的地理位置和自然条件,人口、资源等分布相对比较均匀,故基于该模型所得到的分配方案充分表现了多元公平性原则,更公平合理.     

江苏省入太湖污染量分析(1998-2007年)

近年来,太湖水体受到了严重污染,水环境质量逐年下降,太湖水环境的状况直接影响了地区的经济和社会发展,保护太湖已列为国家重点治理项目。本文根据1998-2007年环太湖水文巡测资料及主要入湖河道水质监测成果,分析入湖水量、入湖河道水质、入湖污染物量及其变化趋势,为太湖地区水环境综合整治提供技术支撑和决策依据。     

太湖流域空间开发适宜性分区与失衡性评估

随着发达地区经济社会的快速发展,建设用地急剧扩张,改变地表下垫面水文条件,成为导致区域水环境不断恶化的重要因素,并引发一系列的资源环境问题.为了促进资源环境与经济社会均衡发展,近年来地理学界开展了大量空间开发功能分区和适宜性分区的研究,为区域空间管理和建设用地调控提供科学依据,但是这些研究大多以单一行政区为对象,缺少流域等跨行政区的自然地理单元的分区研究,忽视了流域经济社会发展与资源环境保护的整体性.为此,本文在借鉴相关分区研究的基础上,以太湖流域为例,探讨了流域单元空间开发适宜性分区指标选择与综合评价等技术方法,将太湖流域划分为高适宜区、中等适宜区、低适宜区和不适宜区等四种类型,并采用数据包络分析方法,探讨了建设用地配置规模与空间开发适宜性的对应关系和均衡程度,据此判断流域空间开发的失衡状态.     

梯级筑坝下小型山区河流水体碳氮磷的时空特征及富营养化风险

梯级筑坝对河流水环境演化的影响是国内外关注的热点.小型山区河流高密度梯级开发对水体生源要素的空间格局以及水环境演化的累积影响特征尚不清楚.以重庆市五布河为研究对象,对流域内8个“河流-水库-下泄水”交替系统中表层水体理化因子及碳（C）、氮（N）、磷（P）形态组成进行季节性监测,探讨了梯级筑坝对小型河流生源要素空间格局及水体富营养化风险影响的累积特征及驱动机制.结果表明：梯级水电开发对五布河流域水生生境和生源要素空间分配的影响具有潜在的累积效应,各库区水体碳氮磷浓度均呈逐级增加的空间规律;水库段的有机碳及不同形态的氮、磷浓度均高于入库河流,因此水体养分浓度呈现出河段尺度（即单个河流-水库-下泄水系统）和流域尺度（即上游至下游）耦合的空间变异模式.上游水库中溶解性氮、磷的再释放及下泄输移能够补给下游库区,加之下游水库泥沙对氮、磷的吸附-沉积作用的减弱,导致水体氮、磷总量及溶解性氮、磷的占比沿程增加,呈现梯级筑坝对水环境演化的累积影响.梯级筑坝影响下河流碳氮磷总量的相关性减弱,而溶解性养分间的相关性增强,形成了特殊的养分协同演化;水库群之间水力滞留时间的差异与水体碳氮磷浓度具有较好的线性关系,是影响流域养分分配的关键因素.五布河流域水体均为高富营养化风险,由于梯级筑坝下水体溶解性养分的逐级增加,下游水库水华风险更大;水力滞留时间与水体富营养化指数及叶绿素a浓度呈显著正向关,结合氮磷比特征的分析,本研究认为外源磷输入控制及水力滞留时间的调节是五布河梯级水库富营养化防控的有效途径.     

太湖流域重污染区主要水污染物总量控制

太湖流域产业、人口集聚,水环境污染已经成为整个太湖流域经济可持续发展的制约因素之一,为解决经济发展引起的环境问题,对污染物排放实行总量控制至关重要.为此以太湖流域梅梁湾、竺山湾上游集水区域(重污染区)为研究区域,全面调查区域社会经济、产业结构、土地利用以及各类污染源现状,构建重污染区套网格水文、水质数学模型,计算区域水环境容量与污染物削减量,依据水功能区划与水域面积分配到各镇(街道),确定重污染区以镇(街道)级为基本单位的分阶段总量控制目标,制订主要污染物控制与负荷削减综合系统方案,提出2015年各类污染源重点工程措施,方案实施后区域河网水质平均达标率达80%,为太湖流域水环境管理提供技术支撑.     

多目标优化下平原河网引调水改善水环境效果评估

引调水是改善平原河网地区水环境的重要方法之一,通过构建太湖流域走马塘东南片平原河网区一维水动力水质数学模型,研究不同引调水方案对区域水环境改善效果,确定引调水过程中的异质性因子.从决策目标、水质指标、空间指标3个层面综合考虑,构建环境效益与经济效益结合的多目标函数及评价体系,对引调水方案进行评估优选.结果表明:引调水流量较大时,能够在一定程度上改善区域水环境状况,规划方案下引调水5 d后,高锰酸盐指数、氨氮、总磷的平均改善率分别为30.7%、22.2%、26.4%;引调水时,区域河网中不同空间点位、不同水质指标之间的水质改善过程与效果都存在一定异质性;引调水水量、调度模式及污染源分布都会对调水后的河网区水质产生差异性影响;本研究建立的多目标评价体系较现有方法能够有效涵盖引调水中存在的异质性因子,从多个目标层面优选引调水方案,实现水量水质综合优化调控,为平原河网地区水环境长效管理与科学决策提供理论参考.     

山溪性城市河流水环境综合整治体系研究

分析了山溪性城市河流水环境特征及其存在的问题,提出了水安全、水环境、水景观、水文化和水经济五位一体的综合整治模式,并阐明了其综合整治的具体内容.最后以丽水市内河水环境建设工程为例,详细介绍了山溪性城市河流的防洪排涝、供水、生态用水及水质安全的保障系统、水环境保护方案、水景观和水文化建设体系及水经济开发方案,为山溪性城市水环境的综合整治提供了借鉴.     

不同形态氮对微囊藻叶绿素a合成及产毒的影响

利用室内培养实验比较研究了铵氮和硝氮对河北洋河水库微囊藻(Microcystissp.)生长、叶绿素a合成及产毒的影响.结果显示,铵氮培养条件下,在对数生长期,生物量及叶绿素a含量随铵氮浓度的升高而逐渐增多,但高铵氮浓度( 10.0 mg/L)培养条件则下降.藻细胞MCRR含量随铵氮浓度的升高呈波动变化,高铵氮浓度(1...     

巢湖水环境因子的时空变化及对水华发生的影响

为研究巢湖水环境因子与藻类生物量的相互作用,筛选出对藻类生物量相对重要的环境因子,以2008年巢湖水质监测数据为基础,采用多元统计方法对巢湖监测点数值数据进行了聚类分析、判别分析及污染特征识别,研究了水环境因子与藻类生物量的关系.结果表明:巢湖水环境自西向东分为重度污染区、中度污染区和轻度污染区,叶绿素、溶解性总氮可作...     

Influence of river channel morphology and bank characteristics on water surface boundary delineation using high‐resolution passive remote sensing and template matching

Accurate mapping of water surface boundaries in rivers is an important step for monitoring water stages, estimating discharge, flood extent, and geomorphic response to changing hydrologic conditions, and assessing riverine habitat. Nonetheless, it is a challenging task in spatially and spectrally heterogeneous river environments, commonly characterized by high spatiotemporal variations in morphology, bed material, and bank cover. In this study, we investigate the influence of channel morphology and bank characteristics on the delineation of water surface boundaries in rivers using high spatial resolution passive remote sensing and a template‐matching (object‐based) algorithm, and compare its efficacy with that of Support Vector Machine (SVM) (pixel‐based) algorithm. We perform a detailed quantitative evaluation of boundary‐delineation accuracy using spatially explicit error maps in tandem with the spatial maps of geomorphic and bank classes. Results show that template matching is more successful than SVM in delineating water surface boundaries in river sections with spatially challenging geomorphic landforms (e.g. sediment bar structures, partially submerged sediment deposits) and shallow water conditions. However, overall delineation accuracy by SVM is higher than that of template matching (without iterative hierarchical learning). Vegetation and water indices, especially when combined with texture information, improve the accuracy of template matching, for example, in river sections with overhanging trees and shadows – the two most problematic conditions in water surface boundary delineation. By identifying the influence of channel morphology and bank characteristics on water surface boundary mapping, this study helps determine river sections with higher uncertainty in delineation. In turn, the most suitable methods and data sets can be selectively utilized to improve geomorphic/hydraulic characterization. The methodology developed here can also be applied to similar studies on other geomorphic landforms including floodplains, wetlands, lakes, and coastlines. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

邛海入湖河流水质及其湖区响应特征(2011—2021年)

邛海是云贵高原水域面积>25 km²的11个天然湖泊之一。基于邛海入湖河流与湖区水质监测数据,揭示入湖河流水质特征,并探究其湖区响应。结果表明:2021年,邛海入湖河流水质空间异质性显著,且分为自然型、农业型和城镇型3种类型河流。官坝河等3条自然型河流水质优良,而高仓河等8条城镇型和农业型河流(R4～R11)水质较差,污染物浓度超标严重。2011—2021年,邛海主要入湖河流(官坝河、鹅掌河、小青河)的营养盐浓度呈下降或先增加后下降趋势,水质逐渐改善。流域土地利用变化是导致邛海入湖河流水质空间异质性的主要因素,同时也是河流水质在2011—2021年改善的原因之一。受湖泊水文环境与入湖河流污染类型影响,2017—2021年邛海湖区水环境及其与河流水质响应关系差异性明显:高枧湾水域(L5)水深浅、水环境容量小,主要受纳城镇污水,因而湖区营养盐与叶绿素a浓度高,在2021年达富营养状态;官坝河、鹅掌河与小青河入湖影响区(L1～L3)与小渔村(L4)水域湖水深、水环境容量大,污染物浓度与营养状态指数低,但因汇入的河流污染类型不同,湖区营养水平与河流水质响应存在季节性...     

Environmental change,hydromorphological reference conditions and the restoration of Polish Carpathian rivers

In the twentieth century Polish Carpathian rivers were considerably modified by channelization and gravel mining, with significant detrimental effects to their ecological integrity, vertical stability of the streambeds and flood hazard to downstream river reaches. Restoration of the rivers is thus necessary to improve their ecological status and re‐establish geomorphic dynamic equilibrium conditions. Various approaches to defining hydromorphological reference conditions, proposed to date in river restoration literature, have serious deficiencies. In particular, environmental changes that took place in the catchments of Carpathian rivers during the twentieth century invalidate the historical state of the rivers as reference for their restoration. This is illustrated by a change from bar‐braided to island‐braided channel pattern that occurred in the past century in unmanaged sections of the Czarny Dunajec in response to a reduction in flow and sediment dynamics of the river. We indicate that reference conditions should be defined as those which exist or would exist under present environmental conditions in the catchment but without human influence on the channel, riparian zone and floodplain of the river which is to be restored. This assumption was tested through the evaluation of hydromorphological river quality of the Czarny Dunajec according to the European Standard EN‐14614. The evaluation confirmed a high‐status hydromorphological quality in an unmanaged channel section, which can thus be used as a reference for restoration of impacted river sections. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

太湖流域典型滨湖河网水动力与水质时空异质性

基于中国太湖梅梁湾东部的无锡市滨湖区河网29个监测点在丰水期、平水期和枯水期的流速和水质监测数据,将河网分为梁溪河、曹王泾、骂蠡港、城市河网南区以及城市河网北区5个区域,对流速和典型水质指标的时空异质性进行分析,结合主成分分析和相关性分析,得到各区域水动力与水质现状及其成因.结果显示:梁溪河和曹王泾的水质条件和水动力条件较好,多数水质因子与流速表现出了强相关性;骂蠡港的水质和流速区域变化明显,表现弱相关性;城市河网北区和南区的流速较缓,河道污染负荷较大,流速与水质因子之间的相关性较低.通过在滨湖河网开展流速和水质的野外监测,分析流速对于河网水环境的实际效果,验证不同水质指标与流速之间的响应关系,为滨湖河网区水质保护和科学的水污染治理技术提供基础支撑.     

基于生态适宜性分析的湖泊保护与利用——以湖北斧头湖为例

为了湖泊生态系统健康及湖泊资源的可持续利用,需要根据湖泊的具体情况加强对湖泊生态系统的管理.建立在生态适宜性分析基础上的湖泊生态功能分区,可为科学合理地开发湖泊资源、协调湖泊生态系统结构与功能提供依据.以湖北省斧头湖为对象,在对斧头湖生态环境调查基础上,选取具有代表性的水质、生物及人为干扰因子;根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)确定水质评价等级,采用专家论证法确定生物及人为干扰因子评价等级,建立起湖泊生态养殖适宜性评价等级体系;采用主成分分析法确定评价因子权重,并在GIS技术的支持下,采用因子叠加法,对斧头湖生态养殖适宜性进行综合评价.根据各区域生态养殖适宜性综合评价结果,同时考虑到湖泊生态环境和综合资源保护要求、斧头湖自然生态系统功能和生态渔业的可持续发展,可将斧头湖划分为极适宜区、高度适宜区、中度适宜区、轻度适宜区和较不适宜区;各适宜区面积分别占斧头湖总面积的12.04%、24.81%、49.65%、9.58%和3.92%.从湖泊生态系统保护及渔业的可持续利用角度看,极适宜区、高度适宜区适合开展生态养殖;中度适宜区和轻度适宜区要以生态恢复为主,可进行一定规模的放养养殖;较不适宜区应进行生态修复,不适宜进行各种开发活动.     

从古文化遗址看阳澄湖地区环境变迁与湖群形成

通过阳澄湖地区新石器时代古遗址的时空分布特征,遗址地层中沉积特征和动植物遗存,来阐明７－４ｋａＢ．Ｐ．湖区环境由水域面积较广的湖沼环境,向陆域面积逐渐扩大的环境转变,直至新石器末期,被较大规模水侵淹没的过程,阳澄湖及周围湖荡主要形成于宋代,在原娄江河道基础上,河道阻塞,洪水泛滥扩展而成湖。     

洪泽湖水质的时空相关性分析

时空相关性分析方法在生态环境空间分异笥以及湖泊湿地自然保护区建设等方面的研究上,具有重要的应用价值。将湖泊水质监测数据与空间数据结合,建立了具有时空特征的洪渗湖水质数据库。基于相关系数矩阵,利用GIS和Origin等分析软件,对洪泽湖水质的时空相关性及其时间和空间分布规律进行了研究。结果表明,洪泽湖水质存在着时空相关性,目前这种时空相关性已受到人类活动的强烈干扰,因此,建议洪泽湖湿地自然保护区应该选择在时空间相关性小,具有一定离群性的“岛屿”区域。