区域水环境污染物总量控制方法初探：以河南为例

污染物浓度控制和总量控制是防止区域水体污染的两个有效途径。总量控制从区域整体出发,注重污染物的群体效应,更具深远意义。本文以行政区(地、市)作为基本区域单位,并以河南省为例,探讨水污染控制方法。 一、区域水体污染的研究现状 关于水污染的研究,国内外已有较深入的工作,但多限于水体本身污染规律的研究,主要从浓度指标着眼。如各类反映水体自净规律的模型,总是用某些水质指数来集中反映水体的污染特征,描     

乔木侧根对土体的斜向牵引效应Ⅰ原理和数学模型

为证实植物侧根对周围土壤的斜向牵引效应是乔木根系抗系抗蚀护坡机械效应的重要内容,以云南松林为例对这种效应及其量值进行了野外观测和模型计算,并对其在克服林地浅层坡面的不稳定性以及控制侵蚀保护坡面的作用进行了讨论。     

时间序列分析法在太湖总磷含量动态模拟中的应用

以太湖为研究对象,根据其营养水平进行分区,使得不同区域内磷的浓度不同,而同一区域磷的浓度大体一致。利用GIS技术对每个区域内未采样点的总磷浓度进行插值,取区域内所有栅格的平均值作为其最终浓度。应用时间序列分析法对太湖1998—2004年每月的总磷含量进行动态模拟,建立各湖区的预测模型,结果表明:中营养区Ⅰ和轻富营养区Ⅱ符合AR(1)模型,中富营养区Ⅲ和富营养区Ⅳ符合AR(2)模型,重富营养区Ⅴ符合ARMA(2,3)模型。预测2005年各湖区总磷含量,经前10个月实测数据验证,说明所建模型能真实反映太湖总磷的动态变化趋势。     

东北地区PM2.5质量浓度遥感估算与时空分布特征

利用2014—2018年近地面观测PM_2.5质量浓度数据、MODIS 10 km气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)数据、ERA5再分析气象数据和DEM(Digital Elevation Model)数据,分别构建估算东北地区PM_2.5质量浓度的多元线性回归模型(Multiple Linear Regression, MLR)、线性混合效应模型(Linear Mixed Effects Model, LME)和随机森林模型(Random Forest, RF),利用十折交叉验证方法对3个模型进行精度评价。根据最优模型估算2009—2018年东北地区逐日PM_2.5质量浓度,结果表明：(1) 3种模型模拟的PM_2.5质量浓度与地面实测值间的相关系数R²排序为RF>LME>MLR,RF模型整体精度最高。(2)不同季节、月份的RF模型模拟PM_2.5质量浓度与地面实测值间的R²均高于0.93,通过R...     

中国城市空气质量的区域差异及归因分析

开展城市空气质量时空格局演变特征及其影响因素的研究,对于深入认识城市环境与社会经济系统的互馈机理、制定高效的环境治理措施、提升城市发展质量具有重要的理论与实践意义。本文以中国全面实施《大气污染防治行动计划》的2014年为起点,刻画了2014—2019年286个地级以上城市6种空气污染物浓度（CO、NO₂、O₃、PM₁₀、PM_2.5、SO₂）的时空演变特征,并基于面板回归模型分析各污染物浓度之间的相互作用关系;进而利用随机森林模型对城市6种空气污染物浓度与13个自然和社会经济影响因子的关联强度进行探究,从中梳理出关键影响因子。结果显示：① 研究期内,O₃污染加剧,其余污染物年均浓度逐年下降,其中SO₂浓度降幅最大。虽然典型的重污染区范围有所减小,但京津冀、山东半岛、山西、河南等地区的城市空气污染物浓度仍相对较高。② 城市6种空气污染物浓度之间存在显著的相互影响关系,城市空气复合污染特征明显。③ 自然因素和社会经济因素对不同种类空气污染物浓度的影响差异较大,且与污染物浓度之间呈非线性响应关系。自然因素中,城市年均气温与空气污染物浓度的关联强度最大,其次是植被指数。社会经济影响因素中,土地城市化水平和二产比重是主导影响因子,其次是电力消耗总量和交通因子。偏依赖分析进一步刻画了不同污染物浓度对主导影响因子的响应突变阈值。鉴于人类对于自然环境和气象条件的控制能力有限,建议继续通过优化城市密度、控制人为排放源及严格的空气污染防控措施以进一步有效提高城市空气质量。     

应用人工神经网络模型研究福建省山仔水库叶绿素a动态

本文应用山仔水库2003-2006年叶绿素 a浓度、总磷浓度、总氮浓度、水温、溶解氧浓度、高锰酸盐指数、pH值7个参数监测数据对人工神经网络模型进行训练,在此基础上应用1997-2002年除叶绿素a浓度外其他6个参数监测数据,推算出1997-2002年间缺失的叶绿素a浓度,并对1997-2006年春末夏初的叶绿素a浓度动态进行分析,结果表明:山仔水库1997年建库初期,叶绿素a浓度处于较高水平,2000年以后叶绿素a浓度开始降低,近几年基本保持稳定.2003-2006年叶绿素a浓度呈季节周期性变化,春末经夏季到初秋,叶绿素a浓度持续升高,冬季下降明显,春季又开始回升;说明近几年山仔水库水体春末夏季秋初处于富营养化水平,秋末冬季处于中营养水平.本研究结果将为山仔水库的富营养化防治提供科学依据.     

应用人工神经网络模型研究福建省山仔水库叶绿素a动态

本文应用山仔水库2003-2006年叶绿素a浓度、总磷浓度、总氮浓度、水温、溶解氧浓度、高锰酸盐指数、pH值7个参数监测数据对人工神经网络模型进行训练,在此基础上应用1997-2002年除叶绿素a浓度外其他6个参数监测数据,推算出1997-2002年间缺失的叶绿素a浓度,并对1997-2006年春末夏初的叶绿素a浓度动态进行分析,结果表明:山仔水库1997年建库初期,叶绿素a浓度处于较高水平,2000年以后叶绿素a浓度开始降低,近几年基本保持稳定.2003-2006年叶绿素a浓度呈季节周期性变化,春末经夏季到初秋,叶绿素a浓度持续升高,冬季下降明显,春季又开始回升;说明近几年山仔水库水体春末夏季秋初处于富营养化水平,秋末冬季处于中营养水平.本研究结果将为山仔水库的富营养化防治提供科学依据.     

海洋悬浮泥沙二元特征参数MODIS遥感反演模型研究

本文提出了一种采用海面离水辐射率和泥沙粒径二元特征参数来反演研究海区(渤海)海洋表层悬浮泥沙浓度的新的遥感反演算法,以此为基础分别建立了基于MODIS遥感数据和泥沙粒径二元特征参数的主成分和神经网络两种泥沙浓度反演模型,并对比分析了两类模型的反演精度以及泥沙粒径因子对模型的影响。分析结果表明,新建立的二元特征参数反演算法在采用主成分模型和神经网络模型时的检验误差分别为0.256和0.244,而忽略泥沙粒径因子贡献的主成分模型和神经网络模型的检验误差分别为0.384和0.390,因此可以认为,在泥沙浓度反演模型中加入粒径因子时,模型的预测精度和模型稳定性均比只考虑浓度对反射率贡献的模型有显著改善。     

基于TM数据的太湖叶绿素A浓度定量反演

利用TM(ETM)数据与准实时地面采样数据,建立太湖叶绿素浓度反演模型。结果表明,TM3/(TM1+TM4)与叶绿素A浓度的相关性最好,并以此建立了太湖叶绿素A浓度线性反演模型,但反演精度并不高,因此,建立了一个两层BP神经网络模型反演太湖的叶绿素A浓度,结果表明,神经网络模型的反演精度远高于线性反演模型,16个测试样本表明,神经网络模型反演的相对误差小于30%的有15个点,占总测试样本93.75%,而线性反演模型反演相对误差在30%以下的仅有3个点,这表明对于太湖这样一个光谱特征复杂的二类水体,可以利用神经网络模型反演水质参数。     

蒙古高原风蚀颗粒物空间过程数值模拟及预报

基于WRF-IWEMS耦合模型对2016年3月1~9日发生在蒙古高原的强沙尘天气过程进行数值模拟,着重模拟了尘源、粉尘传播路径以及粉尘扩散过程中浓度变化和影响范围,并采用卫星影像、站点监测数据与模型结果进行对比分析。结果表明：此次风沙天气过程的尘源分布在新疆哈密地区、阿拉善高原、中蒙边境戈壁地区以及浑善达克沙地部分地区,粉尘自源区分别沿河西走廊、贺兰山区、张家口等地扩散至华北和京津地区。蒙古高原土壤风蚀可使华北地区来自自然源的大气颗粒物PM₁₀、PM_2.5浓度分别达到1 000 μg·m^-3、200 μg·m^-3以上,还可使华北地区大气颗粒物浓度高于200 μg·m^-3的天气持续48 h以上。     

稳态风沙流中沙粒体积浓度的模型分析

本文建立了一个简单有效的稳态风沙流中沙粒体积浓度的数学模型,包括3个部分:稳态风沙流的风速廓线描述、跃移沙粒轨迹的计算、床面沙粒起跳速度分布的描述。利用已知实验的风速廓线作为气流速度场输入参数,跃移沙粒轨迹的计算主要考虑重力和拖曳力,基于体积观点的床面起跳沙粒的水平速度和垂直速度概率密度分布函数分别采用正态分布和指数分布函数来描述。根据稳态风沙流中运动沙粒的动态平衡特征可推导计算沙粒体积浓度。计算的沙粒体积浓度与风洞实验结果基本一致,说明本模型有较好的预测能力。     

珠江口东岸地区海水入侵三维溶质数值模拟研究

在建立水文地质概念模型的基础上,运用FEFLOW软件建立珠江口东岸地区海水入侵三维溶质模型,并利用研究区水位和水质的动态观测资料对模型进行识别和校正。运用模型进行情景模拟,预测现状开采条件下地下水的水质演化趋势。预测2010年,第四系含水层海水入侵面积为115.98km2,基岩裂隙含水层海水入侵面积为89.36km2,2020年,第四系含水层海水入侵面积为106.83km2,基岩裂隙含水层海水入侵面积为82.76km2。预测结果表明:在现状开采条件下,第四系和基岩裂隙含水层海水入侵程度有所缓解,海水入侵面积逐渐减少,Cl-高浓度区域逐渐变小。     

一种新的流域水沙关系模型及其在年际时间尺度的应用

根据陕西子洲试验站9个流域和山西离石试验站3个流域的观测数据,研究了黄土丘陵沟壑区次暴雨径流和产沙的关系。结果表明:在研究区,当流量超过某一临界值后,含沙量保持稳定,且次洪平均含沙量主要取决于大流量时段,故对于较大的洪水事件,其平均含沙量也趋于稳定,次暴雨和次暴雨过程两个时间尺度的水沙关系表现出很好的相似性。因此可用正比关系式来拟合较大洪水次暴雨径流深和产沙模数之间的关系。由于极端事件对研究区水土流失的重要性,使得该模型有很好的实用性。模型在年际时间尺度上的应用结果表明,对仅在次暴雨期间产流的地区,该模型可以很好地预测年产沙量,而对于常年流水的流域,在丰水年根据汛期径流量该模型也有较好的计算精度。     

Feasibility study on the binary-parameter retrieval model of ocean suspended sediment concentration based on MODIS data

This paper brought out a new idea on the retrieval of suspended sediment concentration, which uses both the water-leaving radiance from remote sensing data and the grain size of the suspended sediment. A principal component model and a neural network model based on those two parameters were constructed. The analyzing results indicate that testing errors of the models using the two parameters are 0.256 and 0.244, while the errors using only water-leaving radiance are 0.384 and 0.390. The stability of the models with grain size parameter is also better than the one without grain size. This research proved that it is necessary to introduce the grain size parameter into suspended sediment concentration retrieval models in order to improve the retrieval precision of these models.     

极地海洋环境评价理论与方法初探

极地海洋环境评价对于极地海洋生态系统保护尤为重要。由于对极地极端恶劣环境的监测能力不足,缺乏长期连续监测数据,极地海洋环境评价变得异常困难。针对目前极地海洋环境评价目标和评价因子均缺乏的情况,在已有文献基础上,本文提出了海水表层叶绿素浓度、海冰覆盖范围、海水表层温度和盐度四个极地海洋环境决定因子,分析了海冰覆盖范围与月份之间高度拟合的三次多项式分布关系,并在此基础上构建了极地海洋环境评价模型,最后提出了一种验证该模型的方法。基于第30、31、32次南极科考获取的海水表层叶绿素浓度、温度、盐度数据以及美国国家冰雪数据中心提供的对应时间内的海冰覆盖范围数据对提出的评价模型和方法进行了验证,实验结果表明:该评价模型及其验证方法具有有效性,根据评价结果能判定某个时间段内极地海洋环境相对于基准时间的变化趋势。     

地区间贸易流量的产业—空间模型构建与应用

通过深入剖析区域间经济联系的经济地理学理论基础,考虑到同业影响因子,重新构建引力模型,并引入空间滞后因子,利用地理加权回归方法建立了估算区域间贸易流量的产业—空间统计模型,并在中国30 个省区投入产出表的基础上,以省区间农业、化工、通信电子3 个产业贸易流量的估算为例对上述方法进行了说明。结果表明：① 空间统计模型的应用可以显著提高区域间贸易流量的估算可靠性;② 随着空间权函数中带宽的缩小,贸易流量显得更加集中。因此,带宽在一定程度上反映了地理活动的空间集聚程度,不同行业应选取不同带宽;③ 不同行业有不同的同业影响机制和贸易特征,农业输出地以中部地区为主,目的地以沿海地区为主,具有一定的同业竞争关系,而化工、通信行业的产业流动主要发生在东部地区内部,具有很强的同业合作关系。     

察尔汗盐湖卤水蒸发速度影响因素的量化研究

针对当前气象因素(辐照强度、风速、环境温度和相对湿度)与卤水因素(卤水温度和浓度)综合作用于卤水蒸发速度定量研究的数据缺乏等问题,采用室外蒸发装置及信号采集系统相结合的实验方法,开展了察尔汗盐湖卤水自然蒸发实验。借助多元线性回归分析方法对实验数据进行分析,建立了基于多因素共同作用下的卤水蒸发速度模型。实验结果表明,卤水蒸发速度随辐照强度、风速、环境温度和卤水温度的增加呈线性增加,而随相对湿度和浓度的增加呈线性减小。进一步得出各因素影响卤水蒸发速度的顺序为：辐照强度>风速>环境温度>卤水温度>相对湿度>浓度。     

察尔汗盐湖卤水蒸发速度影响因素的量化研究

针对当前气象因素(辐照强度、风速、环境温度和相对湿度)与卤水因素(卤水温度和浓度)综合作用于卤水蒸发速度定量研究的数据缺乏等问题,采用室外蒸发装置及信号采集系统相结合的实验方法,开展了察尔汗盐湖卤水自然蒸发实验。借助多元线性回归分析方法对实验数据进行分析,建立了基于多因素共同作用下的卤水蒸发速度模型。实验结果表明,卤水蒸发速度随辐照强度、风速、环境温度和卤水温度的增加呈线性增加,而随相对湿度和浓度的增加呈线性减小。进一步得出各因素影响卤水蒸发速度的顺序为,辐照强度>风速>环境温度>卤水温度>相对湿度>浓度。