白洋淀沉积物氮磷赋存特征及其内源负荷

白洋淀环境整治对区域生态文明建设具有重要意义,然而,目前对加剧白洋淀富营养化的内源氮、磷污染负荷依然缺乏系统的研究.本研究以野外调研和室内培养实验相结合形式,在白洋淀主要水域内采集原位柱状沉积物样品,详细地研究了白洋淀沉积物中氮、磷赋存形态、间隙水中氮、磷剖面特征以及沉积物-水界面氮、磷交换特征.结果表明,白洋淀沉积物总氮、总磷含量分别为1230.8~9559.0 mg/kg（均值2379.5 mg/kg）和344.4~915.4 mg/kg（均值608.4 mg/kg）,氮、磷累积污染量大.沉积物中铵态氮赋存量大（3.2~175.8 mg/kg）,由此导致间隙水中铵态氮浓度较高,最高达到28.8 mg/L.沉积物磷形态以Ca-P和Fe-P为主,分别占总量的38.3%~76.1%和3.98%~18.0%,间隙水中磷酸盐浓度已接近甚至高于国内外典型富营养湖区.间隙水中高浓度的铵态氮和磷酸盐导致沉积物-水界面氮、磷交换通量较高,铵态氮平均释放和扩散通量分别为106.37和12.42 mg/（m²·d）;磷酸盐平均释放和扩散通量分别为15.06和2.33 mg/（m²·d）,沉积物内源氮、磷污染负荷较高,已严重威胁到白洋淀水环境质量,迫切需要整治.其中,北部河口区域以及中部府河入湖区和人口密集活动区沉积物氮、磷内源负荷尤为突出,应成为白洋淀沉积物内源污染整治的关键区域.     

北京密云水库内湖消落带有机质、营养盐(氮/磷)含量分布特征

消落带是河流、湖泊和水库特有的一种现象,也是水陆生态系统间物质能量转换最活跃、最重要的区域,消落带的淹水-落干的频率和时间对消落带有机质和营养盐的形态转化与水界面的交换过程有重要影响.在密云水库的平水期(3月),对内湖消落带有机质、氮、磷含量分布进行调查,研究不同高程、土地利用和土壤深度的情况下,有机质和各营养盐含量的分布情况及相关关系,计算有机质和各营养盐在各高程下的储量,为消落带氮磷入库风险负荷量的评估,维护密云水库的水质安全提供依据.结果表明,密云水库内湖消落带有机质、总磷、总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮和无机磷含量分别为23.15±13.65 mg/g、0.17±0.09 mg/g、1.44±0.81 mg/g、10.86±3.54μg/g、8.07±2.73μg/g、0.41±0.71μg/g、9.09±4.18μg/g;土地利用情况对总氮、氨氮和硝态氮含量影响较大,而对有机质和总磷含量分布没有显著影响;在垂直分布上,有机质、总磷和总氮含量有随土壤深度增加而降低的趋势;利用相关分析得出有机质和土壤水分是影响氮、磷转化的重要因素;133~146 m高程范围内有机质、总磷和总氮的储量分别为5324.07、59.56和414.02 t.密云水库内湖消落带是有机质和营养盐的重要贮存库.     

鄱阳湖外围湖泊水体营养波动周年特征的比较湖沼学研究

近年来,我国最大淡水湖泊湿地鄱阳湖的水体富营养化趋势明显且日益受到各方关注,而对鄱阳湖湖体外围各类浅水湖泊富营养化情况及其动态却了解颇少.为深入了解鄱阳湖外围不同湖泊的富营养化现状、季节动态及驱动机制,于2014-2015年对毗邻鄱阳湖南岸的南昌市大小不同的3个城市或城郊浅水湖泊(青山湖、瑶湖、军山湖)水质参数和营养状态进行周年观测.结果表明,青山湖、瑶湖和军山湖的高锰酸盐指数范围分别在2.6~4.5、2.1~4.6和1.6~1.9mg/L之间,仅军山湖目前未受到有机物污染影响,3个湖泊两两之间均呈极显著差异.青山湖和瑶湖水体总氮(TN)、总磷(TP)浓度远高于湖泊富营养化转换的阈值(TN:0.20 mg/L,TP:0.02 mg/L),且TP污染最为严重,仅达到地表水Ⅳ~劣Ⅴ类标准.在3个湖泊中,水体氮主要以可溶性态氮的形态占优势,水体磷形态除了军山湖外,另外2个湖泊主要以颗粒态磷占优势.青山湖、瑶湖和军山湖的叶绿素a(Chl.a)浓度范围分别为34.65~184.48、7.66~120.67和2.42~17.41μg/L,各湖泊的Chl.a浓度均在冬季达到最低值,且军山湖与其他2个湖泊的Chl.a浓度均呈极显著性差异,青山湖与瑶湖无显著差异.基于综合营养状态指数法对3个湖泊的营养状态进行评价发现,青山湖富营养化程度最高,已达到轻-中度富营养的稳定富营养状态;其次为瑶湖,营养状态不稳定,在中营养-轻度富营养-中度富营养水平之间巨幅波动;军山湖相对最低,全年整体处于贫营养-中营养状态之间,处于波动上升的趋中营养状态.同时发现3个湖泊的水体富营养化程度的年内波动依赖于不同的水温环境,水温是以上3个亚热带浅水湖泊富营养化程度年内季度波动的重要影响因子之一.Pearson相关分析还发现,3个湖泊的Chl.a浓度均与水柱TN和TP浓度呈显著正相关,其中青山湖和军山湖的水柱Chl.a浓度与总溶解性氮和总溶解性磷浓度均呈极显著正相关关系.整体来说,水柱氮是影响3个湖泊水环境特征的主导因子之一,磷是2个富营养化湖泊的主导影响因子,在富营养化湖泊控制和削减磷营养盐输入的同时,应考虑如何有效降低氮的输入,并着力控制中温季节(水温为15~25℃)的营养输入和快速富营养化风险防控;中营养湖泊(军山湖)应在控制磷的输入和消减水柱氮上进行系统调控,尤其重视高温季节(水温25℃)的防控与预警,这将对鄱阳湖外围浅水湖泊的水环境保护和治理提供重点方向与新型管理思路.     

东巢湖沉积物水界面氮、磷、氧迁移特征及意义

以东巢湖近城市湖湾沉积物为研究对象,在沉积物氮、磷营养盐分析的基础上,采用沉积物柱状芯样静态释放模拟法定量评估研究区域沉积物—水界面氨氮、溶解性活性磷酸盐营养盐释放潜力,利用微电极非损伤测定技术获得沉积物—水微界面溶解氧(DO)剖面分布及微界面DO消耗和扩散特征.结果表明:东巢湖近城市湖湾沉积物氮、磷污染物蓄积量较高,受TN、TP污染程度较重.沉积物内源氨氮、磷酸盐释放明显,平均释放速率分别达到32.44 mg/(m~2·d)和1.25mg/(m~2·d),区域内沉积物已成为水柱中氮、磷营养盐的污染源.研究区域上覆水体处于好氧状态,沉积物—水微界面平均DO穿透深度(OPD)达到5.3 mm,平均DO扩散通量为4.56 mmol/(m~2·d),表现出良好的DO扩散能力.沉积物内源氨氮和磷酸盐释放能力与表层沉积物TN/TP物质含量及沉积物—水微界面DO穿透深度有关,在沉积物氮、磷污染较重的情况下,DO穿透深度越低越有利于氮、磷污染物从沉积物向上覆水体释放.     

丰水期鄱阳湖水体中氮、磷含量分布特征

以2011年7月份鄱阳湖实测数据为参考,对鄱阳湖丰水期总氮(TN)、总磷(TP)空间分布特征及其影响因素进行了分析,并就鄱阳湖氮、磷营养盐结构特征及其与叶绿素a的相关性进行了探讨.结果表明:鄱阳湖氮、磷含量已经达到了发生富营养化的条件,且TN含量呈现由东向西、由南向北逐渐降低的趋势;TP在几个主要的采砂区,尤其是南北湖交界处污染最严重.鄱阳湖以磷限制为主,氮污染相对比较严重,且氮、磷不是鄱阳湖藻类生长的限制性因素.TN同时受悬浮泥沙和水流作用的影响,在上游航道受水流影响较大,在入江水道则主要受陆源污染的影响.TP含量则主要受悬浮泥沙和采砂活动的影响,受水流作用影响相对较小.     

太湖流域滆湖围网拆除后沉积物营养盐和重金属空间分布特征及评价

为评估滆湖围网拆除工程实施效果,采用高密度网格化布点方法,系统分析滆湖沉积物营养盐和重金属的空间分布和污染特征;并基于有机氮评价方法、综合污染指数评价方法、重金属地质累积指数法和重金属潜在生态风险评价方法进行污染风险评价.结果表明,滆湖沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)的平均含量分别为(3709±1004)mg/kg、(1127±650) mg/kg和(78.39±23.88) mg/g,三者空间分布特征较为一致;营养盐综合污染指数评价表明,全湖整体为重度污染,其中全湖TN均处于重度污染状态,TP绝大部分区域也处于重度污染状态.沉积物重金属Zn、Cr、As、Pb、Ni、Cu、Cd 的平均含量分别为(170.62±47.25)、(105.18±34.91)、(68.55±10.86)、(52.43±14.73)、(44.04±11.93)、(42.57±12.43)、(1.55±1.06) mg/kg,整体上呈现出由南向北、自西向东逐渐增加的趋势,重金属含量最高值在湖区东北角;地积累指数法和潜在生态风险指数法评价结果均表明Cd和As是主要的生态风险贡献因子,其中Cr和Ni的污染程度表现为清洁,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的单项潜在生态风险等级表现为轻微风险.与围网拆除前比,湖中区西南部沉积物营养盐含量无显著变化,湖南区南部沉积物营养盐状况明显改善,但其余各区域沉积物营养盐状况均有不同程度的恶化;湖区沉积物中重金属元素平均含量均有极大程度的降低,降幅在29.50%～80.45%之间,表明在外源污染输入得到一定控制时,围网拆除在控氮、控磷效果及改善重金属污染状况方面有着积极作用.     

太湖流域上游西苕溪支流的营养状态特征及成因分析

为了解太湖流域上游支流水体的营养状态特征及流域附近土地利用对水质的影响,选取了入湖水系西苕溪的10条主要支流进行了野外采样和实验室研究.研究结果表明,支流总磷(TP)、颗粒磷(PP)、总溶解性磷(TDP)、总氮(TN)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)含量季节间差异较大,TP含量范围为0.033~0.205 mg/L,PP含量范围为0.007~0.104 mg/L,TN含量范围为2.014~5.921 mg/L,NH+4-N含量范围0.021~1.659 mg/L,NO-3-N含量范围1.082~3.415mg/L,COD范围为6.5~15.5 mg/L.总体上呈现为枯水期平水期丰水期.部分支流受到不同程度的氮污染.利用水质参数进行聚类分析,可以将10条支流分成4类,其水体营养特征与周围环境相联系.支流营养盐、COD的通量明显受流量控制,表现为丰水期平水期枯水期.土地利用类型的差异是导致其水质变化的主要原因,耕地和居民地主要起源的作用,林地和草地主要起汇的作用.在丰水期和枯水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地和林地;在平水期,对TP影响最大的是居民地,而对TN影响最大的是林地.     

非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面的氮、磷分布及迁移转化特征

以淮南后湖非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面为研究对象,分析该湖未开发区(A区)、水产养殖区(B区)和水生蔬菜种植区(C区)3个功能区上覆水-间隙水-沉积物体系中氮、磷分布及其迁移特征.结果表明,氮、磷在不同水体界面的分布差异较大.其中上覆水中氮、磷浓度表现为A区B区C区;间隙水中氮、磷分布差异不显著,然而各功能区间隙水的氮、磷浓度明显高于上覆水,氮、磷主要由间隙水向上覆水中移动;沉积物中氮、磷含量以C区最高.后湖采煤沉陷区水体表现出氮污染、磷限制的现象.     

五里湖营养状况及治理对策探讨

1990—1991年对五里湖的调查表明,该湖已发展到富营养一重富营养阶段。湖水中TN、TP、Chla、BOD_5和COD_(cr)的平均含量分别达到2.25mg/L、111μg/L、31.8μg/L、4.9mg/L和17.5mg/L,平均透明度只有0.51 m。表层底泥中氮、磷和有机质的含量分别高达0.181％,0.071％和2.51％,成为巨大的内营养源;而外源营养物则主要来自梁溪河和五里湖北岸各支流。以硅藻为主的浮游藻类年生产力约为5200 t/km~2(鲜藻),是该湖有机污染的主要来源。治理应从污染源控制入手,在东北端河道上建闸拦污,在北岸建立环湖集污河道;废止航运和局部清淤以削减内污染源;在沿岸带恢复水生植被以固持底泥;在东部湖区建立拥有水生植被的水源保护区以改善中桥水厂的水源水质。     

太湖入、出湖湖区磷的特征及其影响因素分析

为进一步了解人类活动及环境因子对太湖磷污染的贡献,揭示磷在太湖不同介质中的迁移转化规律,本文以太湖主要入湖湖区竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区和主要出湖湖区东太湖为对象,调查了表层水、上覆水、间隙水和沉积物中总磷(TP)分布的概况,分析了不同介质中磷的交换特征及其影响因素. 结果表明,表层水和上覆水TP浓度基本相当,平均值均为0.10 mg/L,上覆水和间隙水TP差异较大,间隙水平均浓度约为上覆水的7倍,表层沉积物TP含量为474~2160 mg/kg. 在本研究水域中,TP具有较强的沉积物吸附特性,沉积物作为“汇”的特征明显强于其“源”的特征,且磷的留存能力高度依赖于铁浓度. 空间分布上,入湖湖区磷污染程度明显高于出湖湖区,竺山湖和西部沿岸区存在较大的底泥污染释放风险,但竺山湖外源污染影响较内源污染更加突出,应列为当前太湖磷治理重点关注的区域,建议以控源截污作为竺山湖周边区域的治理重点. 西部沿岸区需注重外源和内源污染同步控制. 南部沿岸区周边区域需妥善处理好未来经济发展与废水排放负荷的关系.     

2016—2020年长江中游典型湖泊水质和富营养化演变特征及其驱动因素

“十三五”时期,长江流域水环境质量改善明显,但湖泊水质和富营养化状况改善滞后. 长江中游作为我国淡水湖泊集中分布区域之一,部分湖泊存在水环境质量恶化和富营养化加重问题. 本文以长江中游区域国家开展监测的洪湖、斧头湖、梁子湖、大通湖、洞庭湖和鄱阳湖这6个典型湖泊为研究对象,科学评价其2016—2020年水质和富营养化时空变化特征及关键驱动因素,探讨其成因及治理对策. 结果表明,“十三五”时期长江中游湖泊水质和富营养化程度存在较大差异,与2016年相比,2020年大通湖水质改善最为明显,梁子湖水质变差,总磷是影响长江中游湖泊水质类别的主要因子; 洪湖富营养程度恶化最为严重,斧头湖次之,TLI(SD)对长江中游湖泊富营养化评价贡献最大. 目前长江中游湖泊呈有机污染加重和叶绿素a浓度升高现象,洪湖、斧头湖和梁子湖主要与氮、磷营养盐浓度升高有关,而大通湖、洞庭湖和鄱阳湖受水文过程、流域纳污量和湖泊管理等非营养盐因素影响较大. 总氮和总磷仍然是影响“十三五”时期长江中游湖泊水质和富营养化的最主要驱动力,且各湖泊总氮和总磷浓度变化均具有较强正相关性,建议开展河湖氮、磷标准衔接工作,提出河湖氮、磷标准限值或考核目标,以完善河湖水环境质量标准和生态健康影响评价技术规范. 同时,建议长江中游湖泊在开展截污控源、内源控制和生态修复的同时,进一步深化流域管理,特别是对洞庭湖、鄱阳湖、梁子湖和斧头湖等跨行政区湖泊,以提高湖泊治理与修复的系统性和整体性.     

鄱阳湖饶河段重金属污染水平与迁移特性

鄱阳湖饶河入湖段是鄱阳湖重金属污染最严重的水域之一,为了研究其污染现状,本文于2005年3月平水期对鄱阳湖饶河段的水体、底泥、土壤及水生植物的重金属污染水平及迁移特性进行了调查与分析．结果表明,饶河段水体中的重金属除Pb的含量超出地表水环境质量标准Ⅲ类标准外,其它各项监测指标均能达到地表水环境质量Ⅲ类标准．饶河段底泥及河滩土壤的重金属含量平均值与国家土壤环境质量相比,Zn、Cd的平均值超出了三级标准,而Cu、Pb的含量指标均符合三级标准;通过地质积累指数评价结果表明,饶河段重金属底泥除Zn污染为中度污染以外,其他各种重金属污染为轻度污染或偏中度污染,且饶河段底泥中Cu、Zn、Ph三种重金属元素之间呈极显著正相关．饶河段水生植物对Cu、 Zn、Ph都有不同程度的富集;根据富集系数评价表明,植物对Cu的平均富集能力相对较强些,其次是Pb和Zn,多数水生植物表现出对Cd具有一定的抗性．     

1960-2012年鄱阳湖流域旱涝急转事件时空演变特征

基于鄱阳湖流域五河7个主要入湖控制站19602012年的实测径流资料,通过短周期旱涝急转指数,结合TFPW-MK趋势检验法及集合经验模态分解法,分析了鄱阳湖流域旱涝急转事件的时空分布、演变趋势、强度及周期变化等,并探讨了旱涝急转指数的不确定性及旱涝急转事件的成因.结果表明:鄱阳湖流域旱涝急转事件主要分布在310月,其中36月主要表现为“旱转涝”,710月主要表现为“涝转旱”,且不同年代间存在一定的时空差异;五河以轻度旱涝急转事件为主,重度旱涝急转事件发生频率较低,主要发生在抚河、信江和饶河流域,且多以“涝转旱”事件为主;在年代际上,鄱阳湖流域旱涝急转事件在1990s发生的频率最高,在2000s最低.同时,除饶河外,鄱阳湖流域年最强“涝转旱”事件的发生强度呈减弱趋势,而年最强“旱转涝”事件的发生强度在赣江和修水北支有减弱趋势,在饶河和修水南支有增强趋势.五河旱涝急转的变化存在2个特征时间尺度,分别为1 a和21~35 a,而年最强旱涝急转事件的发生强度具有3 a左右的周期变化特征.这些变化与流域降水的不均匀性及强烈的人类活动等有关.本研究结果有助于全面系统认识鄱阳湖流域在全球变暖背景下极端水文事件的发生机制和变化规律,可为鄱阳湖区防汛抗旱减灾提供重要的科学依据.     

鄱阳湖流域乐安河重金属污染水平

乐安河是鄱阳湖五大入湖水系中重金属污染最严重的水域.为研究其污染现状,于2003-2004年度对乐安河水体、底泥及水生生物的重金属污染进行了调查与分析.结果表明,乐安河水体中的重金属除Cu的含量超出地表水环境质量标准Ⅲ类标准外,其它各项监测指标均能达到地表水环境质量Ⅲ类标准.乐安河底泥的重金属含量平均值与国家土壤环境质量相比,Cu的平均值超出了三级标准,而Pb和Zn的含量指标均符合三级标准;通过地质累积指数评价结果表明,乐安河底泥中Cu为严重污染,Pb为偏中度污染,Zn为中度污染.乐安河水生植物对Cu,Pb,Zn都有不同程度的富集,根据富集系数评价表明,植物对Cu的平均富集能力相对较强,其次是Pb和Zn.浮游动物、植物和底栖动物也受到不同程度的污染,其分布和数量因河段水质变化的影响也出现类似的波动.     

鄱阳湖流域赣江水系溶解态金属元素空间分布特征及污染来源

于2015年1月和7月在赣江干流和主要支流37个采样点共采集74个水样,分析赣江水系15种溶解态金属元素(Be、Al、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Mo、Cd、Sb、Tl、Pb、U)的空间分布特征和污染来源的贡献率.结果表明:多数水样的溶解态金属元素浓度符合水质标准,主要的超标元素是Fe,样品超标率为21.60%,其次为As(8.10%)、Mn(4.05%)、Tl(4.05%)和Al(1.35%).Be、Al、V、Fe、Co、Ni、Cu、U浓度在枯水期显著高于丰水期,其他元素差异不显著.依据溶解态金属元素的空间分布特征,赣江流域可分为3个区域:湘水、章水和赣江赣州市段(C1),桃江、袁水和锦江(C2),其他区域(C3);溶解态金属元素水平大小排序为C1C2C3,其中Be、Al、Cu、Mo、Sb、As浓度在C1最高,V、Mn、Fe、Ni、Cd浓度在C2最高.采矿废水、矿渣和农田土壤降雨淋滤、钢铁冶炼废水是赣江溶解金属元素的主要来源;Be、Al、Cu、Pb、U的污染源超过40%来自采矿废水,Cu、As、Mo、Cd的污染源超过35%来自矿渣和农田土壤降雨淋滤,V、Mn、Co、Ni的污染源超过41%来自钢铁冶炼废水.     

鄱阳湖丰水期着生藻类群落空间分布特征

着生藻类一般生长位置相对稳定,其群落分布主要受环境因素的影响,同时,着生藻类还是重要的水环境指示生物.本研究对鄱阳湖丰水期5个典型湖区(主航道、西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊)着生藻类的群落结构特征进行调查,包括生物量、优势种及生物多样性,分析影响着生藻类群落区域分布的环境因子,以期为鄱阳湖水环境保护和水资源合理利用提供基础资料.结果表明:鄱阳湖着生藻类群落以硅藻、绿藻和蓝藻为主;鄱阳湖着生藻类总生物量有着明显的区域差异:主航道区域的生物量相对最高,平均为419 mg/m^2;其次是东南湖汊,平均为322 mg/m^2;南矶湿地和西部湿地分别为172和52 mg/m^2;而撮箕湖的总生物量相对最低,为9 mg/m^2.主航道的着生藻类优势种群为绿藻和硅藻,西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊4个区域的优势种群为硅藻.冗余分析结果显示鄱阳湖丰水期着生藻类群落分布与总磷、电导率、pH值、总氮、硝态氮和悬浮物等理化因子关系较为密切.鄱阳湖主航道与长江连通,水体流速高;西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊为季节性连通湖泊,丰水季节与主湖区水体连为一体,枯水季节独立蓄水.5个湖区的区域差异是导致其着生藻类群落结构差异的重要原因之一.着生藻类的多样性指数分析表明鄱阳湖水体处于中度污染状态.     

水体氮、磷营养盐水平对蓝藻优势形成的影响

以江苏省南京市富营养化程度不同的清溪、护城河、玄武湖、月牙湖、琵琶湖和前湖为研究对象,调查各水体浮游植物的群落特征和优势种,并结合藻类生长潜力试验,探究不同氮、磷营养水平的自然水体对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）生长与竞争的影响.野外调查发现不同营养水平水体浮游植物优势种不同,按水体富营养化程度从高到底依次以绿藻、蓝藻、硅藻和隐藻分别占优势.单一藻种培养时,铜绿微囊藻在清溪、护城河和玄武湖水体中生长均较好,而斜生栅藻仅在高氮、磷浓度的清溪和护城河水体中有较大生长量,说明斜生栅藻对氮、磷的需求高于铜绿微囊藻;两种藻共培养时,清溪水体中斜生栅藻占优势,护城河和玄武湖水体中铜绿微囊藻占优势,但其他水体中两种藻均不能生长,说明氮、磷浓度过高或过低都不利于蓝藻形成优势.对低营养水平的玄武湖、琵琶湖、月牙湖和前湖水体进行氮、磷加富后,两种藻均能较好地生长,且各组没有显著差异,说明藻类在这些水体中生长受到氮、磷的限制,氮、磷浓度升高会增加水华发生的风险.本研究将野外调查和藻类生长潜力实验相结合,深入探究了蓝藻优势形成与水体氮、磷营养水平的关系,揭示了蓝藻水华是湖泊富营养化发展到特定阶段的产物,水体氮、磷浓度过高或过低均不易产生蓝藻优势.     

新疆艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征及污染源解析

采用2015年艾比湖流域54个采样点的10个地表水水质指标数据,首先利用水质指数模型(WQI)和地统计学方法对流域水质污染情况进行全局评价,然后利用层次聚类法、判别分析法和因子分析法分析艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征.在水质时空分异特征研究的基础上,利用主成分回归分析法对艾比湖流域水质进行污染源解析.结果表明:艾比湖流域丰水期WQI值介于38~70之间,枯水期WQI值介于31~71之间,艾比湖流域丰水期的地表水水质污染情况比枯水期严重,而艾比湖、博尔塔拉河和精河靠近艾比湖湖区的河道污染程度均比其他河道严重.由聚类分析和判别分析得出艾比湖流域丰水期和枯水期的水质采样点在空间上均被分成A、B两组,A组包括艾比湖湖区西部、奎屯河、古尔图河和四棵树河,B组包括艾比湖湖区东部、精河和博尔塔拉河.艾比湖流域丰水期和枯水期的水体主要受到化学需氧量、溶解氧、氨氮和悬浮物浓度等指标的影响,B组水质污染指标的值相比于A组的值偏高,B组区域内存在高污染企业,艾比湖流域水环境治理工作需主要集中在B组所包括的艾比湖湖区、博尔塔拉河和精河.(4)艾比湖湖区、精河和博尔塔拉河地表水体的污染主要来自于有机物污染和营养物质污染,其次为工矿业污染;而奎屯河、古尔图河、四棵树河地表水体的污染主要来自于有机物污染,其次为营养物质污染,生物污染的影响较为微弱.该研究结果可为艾比湖流域地表水水环境改善和治理提供一定参考.     

基于长短时记忆神经网络的鄱阳湖水位预测

湖泊水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础.鄱阳湖受流域"五河"和长江来水双重影响,水位变化复杂.为了准确预测鄱阳湖水位变化,采用长短时记忆神经网络方法(LSTM)构建了鄱阳湖水位预测模型.该模型以赣江、抚河、信江、饶河和修水"五河"入湖流量和长江干流流量作为输入条件,预测鄱阳湖湖区不同代表站(湖口、星子、都昌、吴城和康山)的水位过程.研究以1956—1980年的水文时间序列数据作为训练集,1981—2000年作为验证集,探讨了LSTM模型输入时间窗、隐藏神经元数目、初始学习率等模型参数对预测精度的影响,并确定了鄱阳湖水位预测模型的最优参数.结果表明,采用LSTM神经网络方法可基于流域"五河"和长江来水量历时数据合理预测鄱阳湖不同湖区的水位过程,五站水位预测的均方根误差为0.41～0.50 m,纳什效率系数和决定系数达0.96～0.98.为考察模型训练数据集对鄱阳湖水位预测结果的影响,进一步选取了随机5年(1956—1960年)的资料和5个典型水文年(1954年、1973年、1974年、1977年和1978年)的日均流量资料来训练模型.结果显示随机5年资料作为训练数据的预测精度要差于典型年水文资料训练得到的模型,尤其是洪、枯水位的预测;由于典型水文年数据量仍远低于20年的资料,故其总体预测精度要略低于采用20年资料训练的模型.建议应用这类基于数据驱动的模型时,应该尽可能多选取具有代表性的资料来训练.