人工湿地处理污水技术及其在吉林省西部应用的可行性研究

人工湿地是通过模拟自然湿地人为设计建造的,利用基质、植物和微生物这一复合生态系统的物理、化学及生物的协调互用,通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸附和微生物分解来实现对废水的高效净化。通过对吉林省西部湿地的实地考察,对该地的自然、经济、社会状况等条件加以分析,认为人工湿地处理污水在该地具有可行性,不仅具有处理污水的环保效益,而且具有对湿地盐碱化改良、湿地退化遏制的生态、社会效益,改善土壤的理化性质,以及废水资源化用于灌溉、种植芦苇等经济作物的经济效益。最后还对人工湿地的处理技术提出了一些建议并指出其前景及今后关注聚焦点。     

人工湿地处理污水技术及其在吉林省西部应用的可行性研究

人工湿地是通过模拟自然湿地人为设计建造的，利用基质、植物和微生物这一复合生态系统的物理、化学及生物的协调互用，通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸附和微生物分解来实现对废水的高效净化。通过对吉林省西部湿地的实地考察，对该地的自然、经济、社会状况等条件加以分析，认为人工湿地处理污水在该地具有可行性，不仅具有处理污水的环保效益，而且具有对湿地盐碱化改良、湿地退化遏制的生态、社会效益，改善土壤的理化性质，以及废水资源化用于灌溉、种植芦苇等经济作物的经济效益。最后还对人工湿地的处理技术提出了一些建议并指出其前景及今后关注聚焦点。     

基于CA-Markov模型的吉林省西部土地利用景观格局变化趋势预测

Markov模型与CA模型均为时间离散、状态离散的动力学模型,CA模型具有模拟复杂系统空间变化的能力,Markov模型具有长期预测的优势。CA-Markov耦合模型既可进行长期预测,又可有效地模拟空间变化。以吉林西部为例,以RS-GIS技术为支撑进行土地利用遥感解译,得出1989年和2004年两期土地利用景观格局分布图;在此基础上利用CA-Markov耦合模型,进行了土地利用景观格局变化趋势预测。结果表明:与1989—2004年的变化趋势一样,到2019年,水田、旱田、居民地和盐碱地面积分别比2004年增加,高、中、低覆盖草地、水域和湿地面积分别比2004年减少。增加的盐碱地主要是在原盐碱地的基础上扩张,侵占草地、水域和湿地,其分布主要集中在中部的地势低洼地带,大安市、通榆县、长岭县和乾安县的盐碱地将连成片,生态环境被严重破坏。修正的Lee-Sallee指数为0.64,表明CA-Markov模型模拟精度较高,该模型预测土地利用景观格局变化是可行的。     

典型岩溶湖泊湿地流域景观格局动态变化及趋势预测

岩溶湖泊湿地流域作为景观格局变化的热点研究区域,探讨景观格局动态变化及预测趋势,为岩溶流域生态安全研究提供科学依据。应用遥感与地理信息系统技术,结合普者黑岩溶湖泊湿地流域实际情况,分别对该地区1990、1995、2000、2005、2010、2015 年6 期遥感影像进行分类、解译,系统地获取地区景观格局状况,分析动态变化特征,并运用CA-Markov 模型对未来湿地景观格局进行模拟预测。结果表明：1990−2015年普者黑岩溶湿地流域景观格局随时间变化显著,景观破碎化程度总体呈现增加趋势,斑块数（NP）从861增加到889,景观类型的优势斑块面积在逐渐增加,而多样性指数从1.064下降到0.966;2020−2030年普者黑岩溶湿地流域建筑用地、农地和湿地景观类型面积在增加,农地和林地在减少,其中,较为突出的是建筑用地占有率由2.79%上升到2.97%,农地占有率60.12%增加到60.74%,湿地占有率6.67%上升7.02%,而林地占有率由26.70%下降到26.40%。景观格局进行预测可以发现湿地面积、建筑用地面积和农地变化幅度最大,本文相关研究和预测结果可为普者黑流域生态保护提供一定的建议和参考。     

水沙变化对黄河三角洲湿地景观格局演变的影响

基于1950-2005年的水文和气象数据及1986、1996和2001年黄河三角洲遥感影像解译数据,运用回归分析和主成分分析方法探究主要湿地景观格局演变与水文气象要素之间的定量关系,建立了湿地景观面积与水文、气候要素之间的回归模型,结果表明,进入黄河三角洲的河流径流量200亿~300亿m3、输沙量5亿~8亿t是维持湿地景观格局稳定最适宜的径流和泥沙过程;河流径流量和输沙量是影响黄河三角洲湿地格局演变的主要分异因素,并与湿地景观面积呈显著正相关关系。这些认识将有利于掌握黄河三角洲湿地的变化特性,对建立湿地退化预警机制和生态环境保护具有重要意义。     

胶州湾滨海湿地的景观格局变化及环境效应

在湿地景观类型分类基础上,利用RS及GIS技术提取了1986、1995和2010年胶州湾滨海湿地的Landsat卫星假彩色合成影像的空间属性数据,利用斑块动态度、斑块密度指数、景观多样性指数、斑块破碎化指数研究了胶州湾滨海湿地的景观格局变化及累积环境效应。结果表明,1986～2010年胶州湾滨海湿地总面积减少,河流与河口湿地面积稍有增大,潮间带滩涂和潮上带湿地面积和斑块数减小;养殖池面积增大、斑块数增多,盐田面积减小、斑块数基本未变,增加了湿地公园这种新的人工湿地景观类型。期间,湿地的景观斑块密度指数、多样性指数和景观斑块破碎化指数增大了。上述湿地面积和景观格局变化是由围垦、城市化、港口和道路建设、河流径流量和输沙量减少、海岸侵蚀、海水入侵、全球变暖、海面上升等因素引起的,并导致湿地生物多样化水平下降、有害植物入侵、环境净化功能降低、污染和赤潮灾害加重、植被退化演替、渔业资源衰退和湿地生态系统服务价值降低等累积环境效应。为减轻这些不利的累积环境效应,应采取建设湿地自然保护区、控制养殖池和盐田规模、发展工业循环经济和生态农业等措施保护胶州湾滨海湿地。     

大连滨海湿地景观格局变化及其驱动机制

以2000年和2006年TM卫星影像为主要数据源,配合其它非遥感数据,在遥感与地理信息系统技术支持下,运用景观生态学原理,选取反映景观空间结构和景观异质性的指数,对大连地区湿地的整体景观格局和类型景观格局及其动态变化进行定量分析.结果表明:6年间,大连湿地面积减少了97.62 km2;整体景观多样性指数和均匀度指数降低,优势度指数增加;各类景观格局时间序列上也存在明显差异性变化.湿地景观格局指数的变化, 反映了移山填海工业园区的扩大及养殖业的大力发展等人为活动对景观格局的深刻影响.人为活动已成为大连市湿地景观格局变化的主要驱动因子.     

三江平原沼泽湿地格局变化及影响因素分析

为揭示湿地变化剧烈区湿地格局变化过程及规律,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,对1954-2010年三江平原沼泽湿地格局变化及其影响因素进行研究。结果表明:1954-2010年三江平原沼泽湿地面积逐渐减少,88.7%的沼泽湿地丧失,湿地斑块数量呈先增加后减少的趋势;三江平原沼泽湿地的空间聚集性逐渐降低,且空间格局由集中连片分布转变为零星散布;降雨量减少、气温升高及径流量减少,是造成沼泽湿地减少的主要原因之一,地形地貌影响到沼泽湿地的丧失程度,以海拔20~80 m的沼泽湿地面积丧失最多。三江平原沼泽湿地的丧失同时受农业开发、居民点分布、湿地保护区建设影响,距居民点越近,沼泽湿地面积丧失呈指数增加,距保护区越近,沼泽湿地面积丧失越多。     

基于CA-Markov模型的大凌河流域土地利用变化与模拟预测研究

基于大凌河流域2000、2010和2020年3期土地利用数据, 采用土地利用动态度、土地利用程度、土地利用转移矩阵等方法分析过去20年来研究区土地利用变化规律, 并基于元胞自动机-马尔可夫(CA-Markov)模型模拟预测研究区2030年土地利用格局.结果表明: 2000-2020年大凌河流域土地利用以耕地和草地为主, 二者占比超过80%.近20年间, 研究区内林地、草地和建设用地面积不断增加, 耕地面积持续减少, 且减少的速度在加快, 前后两个10年分别减少了132.85和1360.13 km2.2000-2020年间, 土地综合利用动态度由43.53%降低为10.36%, 处于降低趋势.建设用地动态度由0.11%增加至4.99%, 湿地动态度由86.32%变为-7.22%, 土地利用程度综合指数由262.53变为259.91, 表明大凌河流域近20年土地处于衰退期.基于CA-Markov模型预测大凌河流域2030年土地利用格局, 模拟精度Kappa系数为0.8835.预测结果表明, 2030年, 大凌河流域耕地面积将进一步减少1 699.92 km2, 主要变为草地、建设用地和林地.     

Visual Modflow在吉林省西部地下水数值模拟中的应用

本文首先建立了吉林省西部地区水文地质概念模型,然后运用国际通用的可视化标准软件Visual Modflow对研究区地下水进行了数值模拟计算和预测,得出了该区的多年平均地下水补给资源量和可采资源量,为研究区地下水资源的合理开发利用提供了科学依据.     

吉林西部陆面遥感蒸散模型研究

基于地表能量平衡的基本理论,结合吉林西部实际资料,建立了吉林西部蒸散量估算的遥感模型。采用实测资料利用上述模型计算得到吉林西部地区的月、年蒸发量。经检验,计算值与实测值基本接近,绝大部分月份蒸散量的相对误差都在10％以内。该模型对任意地表类型及任何月份的蒸散量估算都具有较高的精度。     

吉林省西部地表蒸散与土地利用/覆盖变化关系

地表蒸散作为地表水分平衡和能量平衡的重要组成部分,是土地利用/覆盖变化的一个关键驱动因素。地表蒸散量的大小影响土地利用变化过程;反过来,土地覆盖类型又控制地表蒸散量的大小。为了弄清它们之间的相互作用关系,揭示地表蒸散在生态环境变迁中的作用,基于地表能量平衡理论,计算了研究区1986、1996和2000年的蒸散量,并与对应年份的不同土地类型数据进行了叠加分析。结果表明,从1986年到2000年,研究区草地、沙地和盐碱地的蒸散量都在变大,其中以沙地蒸散量增长最快,草地次之,盐碱地增长最小,为土地类型向盐碱地和沙地转化提供了有利条件,在一定程度上说明了地表蒸散加剧了研究区生态环境恶化。     

基于GWR和改进CLUE—S模型的区域土地利用格局模拟研究——以浙江省桐庐县为例

本文以浙江省桐庐县为研究区,在CLUE．S模型空间分析模块的回归建模中,考虑驱动因子对土地利用格局影响的空间不稳定性,用GWRLogistic模型取代全局最小二乘法（OLS）Logistic[D]lJ~模型来建立土地利用格局与其驱动因子之间的回归模型,实现了对CLUE—S模型的改进,并进行土地利用格局模拟的实证研究与模型比较。研究结果表明,运用GWRLogistic对CLUE—S模型进行改进,不但可以获得更高的模拟准确率,而且可以获得各驱动因子对土地利用格局影响的空间分异特征。同时,运用改进的模型定量地分析影响区域土地利用变化的内在机制,进行土地利用格局的动态模拟,预测土地利用未来变化的趋势,可以为桐庐县及其类似地区的土地利用规划决策提供科学依据。     

吉林省白城市地下水数值模拟及其变化趋势

为了给吉林省白城市地下水资源合理开发利用提供科学依据,运用地下水模拟技术对白城市地下水位变化趋势进行预测。首先在分析研究区水文地质条件的基础上建立水文地质概念模型,将含水系统概化为潜水含水层、越流层和承压含水层,并确定了系统的边界条件。运用地下水模型软件(GMS)对研究区地下水流进行了模拟和预测,预测结果表明在扩大开采的情况下,潜水含水层水位总体下降约1~2 m;随着开采量的增加和时间的增长,含水层在洮儿河扇形地、洮南、研究区东北部、镇赉、大安南部等地相继出现疏干现象,最大降幅达5~6 m。承压含水层在大安南部、镇赉北部等地水位下降较大,但是流场整体降幅不大,总体降幅在0.5 m以内。最后提出了地下水合理开发利用建议。     

吉林西部季节性气象干旱的时空演化特征

为减轻季节性干旱对吉林西部农业生产造成的影响,以吉林西部6个气象站1957-2010年的月降水量资料为基础,采用标准化降水指数(SPI)作为气象干旱指标。利用Daubechies小波分析法、重标极差分析法(R/S)和干旱频率法对吉林西部SPI时空演化特征进行了研究。结果表明:研究区各站点冬旱整体上有减轻趋势,而秋旱有加重趋势;各站点气象干旱状况呈现出持续性特征,乾安(夏季和秋季)、前郭(夏季)、通榆(春季、夏季和秋季)、长岭(夏季)干旱持续性更加强烈。研究区春旱高频区为扶余,夏旱高频区为扶余和白城,秋旱高频区为白城、通榆、乾安、前郭和长岭,冬旱高频区为扶余、长岭和白城。研究结果可为吉林西部防旱减灾提供参考。     

吉林西部土壤有机碳含量与元素地球化学特征

针对土壤有机碳影响因素多且复杂而造成碳储量模拟模型中参数难以确定的问题,利用吉林西部167个典型土壤样点资料,通过统计分析对吉林西部表层土壤有机碳含量及元素地球化学进行了详细研究。结果表明:吉林西部土壤有机碳含量整体水平偏低,并存在着明显的区域分布特点,不同工作区的分异性不同;吉林西部土壤有机碳含量与Si含量、硅铝率、硅铝铁率和K含量之间存在着极显著的负相关,而与P、Al、Fe、Ca、Mg含量存在极显著的正相关;不同元素变异特征值可以解释土壤有机碳含量总变异的能力也不相同。通过研究土壤有机碳与元素含量的关系来定量研究土壤有机碳与土壤理化性质的关系是可行的,将二者量化关系与土壤有机碳储量模拟模型相结合,使得对土壤碳储量的认识更加科学。     

吉林省控煤构造对比研究

运用对比分析法,以控煤构造样式为主线,系统总结了吉林省南部和北部煤田构造特征的异同。南部地区以挤压型构造为主,发育逆冲断裂组合为代表的挤压型控煤构造样式组合,煤田构造变形复杂,煤系赋存范围较小;北部地区则以伸展型构造为特征,控煤构造样式以断裂断块组合为主,煤系分布范围相对较大。吉林省南、北煤田构造特征的上述差异与其所处的大地构造位置和所经历的构造演化历程有关。     

吉林省中部不同土地利用类型的土壤侵蚀强度变化分析

在GIS支持下,应用TM遥感影像提取土地利用和土壤侵蚀的相关信息,采用叠加分析法研究了吉林省中部不同土地利用状况的土壤侵蚀规律。结果表明：吉林省中部土壤侵蚀整体呈减弱趋势,主要为占吉林省中部面积比例大的耕地侵蚀面积减少所致。但其他土地利用类型则表现为随着土地利用强度的增大,土壤侵蚀速度和侵蚀强度加剧。侵蚀类型由水蚀向风蚀转化,表明中部气候向干旱气候转化的趋势。不合理的土地利用是导致土壤侵蚀强度增大和气候向干旱转化的根本原因,进而又导致吉林省中部土地进一步退化,形成恶性循环。因此,进行水土资源优化利用和合理开发势在必行。     

吉林西部盐碱化土壤碳酸盐的碳稳定同位素特征

对吉林西部盐碱化土壤的物理性状进行了实地调查,并对不同土地利用类型的土壤碳酸盐碳稳定同位素作了系统的测定。结果表明,研究区内盐碱地土壤碳酸盐的δ¹³C值的变化趋势可以反映本区土壤盐碱化的进程。盐碱化土地在0～50 cm的深度范围内,土壤碳酸盐的δ¹³C值变化规律为：0～30 cm深度内,土壤碳酸盐的δ¹³C值随深度的增加而逐渐减小;在30～50 cm范围内,如果有盐积层或碱积层的存在,则土壤碳酸盐的δ¹³C值迅速增加。