混合禁忌搜索算法在湖泊富营养化评价中的应用

本文提出了幂函数加和型湖泊富营养化评价指数公式,同时将禁忌搜索算法与模拟退火、免疫进化算法有机地结合起来,建立了求解优化问题的混合禁忌搜索算法(HTS).将此算法用于评价指数公式的参数优化,从而建立起湖泊富营养化综合评价模型,为湖泊富营养化评价和预测提供了一条有效的途径.将优化好的湖泊富营养化模型用于东湖富营养化评价的实例研究,结果表明此评价模型能较好地反映湖泊富营养化水平,并具有较好的通用性和实用性.     

综合营养状态指数(TLI)在夏季长江中下游湖库评价中的局限及改进意见

综合营养状态指数(TLI)在中国湖库富营养化评价中应用非常广泛.对于该指数的各分项指标,基于叶绿素a的评估结果是富营养化风险的直接体现,是最终指示;而基于理化指标(总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数)的评估结果是间接指示.如果两者TLI评估结果存在显著差异,则说明基于理化参数的TLI评估结果低估或者高估了实际富营养化水平和相关风险.本文针对长江中下游湖库的基于水质理化指标和基于叶绿素a的TLI结果是否匹配的问题开展了调查分析.结果表明,对于非通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷、高锰酸盐指数的TLI评估结果均低估了富营养化水平和相关风险;对于通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷和透明度的TLI评估结果高估了富营养化水平和相关风险,而基于高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平;对于深水水库,基于总氮的TLI指数评估结果高估了富营养化水平,而基于总磷、透明度和高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平.上述水质理化指标和叶绿素a评估结果不匹配的原因为以下两点:第一,部分物理化学指标失去了对富营养化风险(叶绿素a)的指示意义,如通江浅水湖泊的总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数以及深水湖泊的总氮;第二,部分富营养化理化指标和叶绿素a原有关系发生错位,比如对于深水湖泊总磷对叶绿素a的响应比TLI指数构建所采用的关系更加敏感.针对TLI理化指标评估在长江中下游湖库应用中存在的问题提出如下改进建议:1)结合长时间序列历史数据,基于分位数回归等方法构建特定湖泊的叶绿素a和理化参数的响应关系,开发“一湖一策”的评估公式;2)根据换水周期和湖泊面积水深比对进行湖泊分类,建立特定湖泊类型的叶绿素a和理化参数的响应关系,构建“一类一策”的评估公式;3)在富营养化评估结果中应分别量化富营养化状态参数(营养盐水平)和富营养化风险参数(叶绿素a)以及两者比值,但生物指标是富营养化评估的最终指示.现阶段我国富营养化评价和管理多为“全国一策”,可能很难满足经济高效的管理需求.因此,本研究所建议和综述的“一类一策”和“一湖一策”的湖泊富营养化评估方法对未来的湖泊生态管理可能具有重要意义.     

结冰对乌梁素海水体富营养化的影响

为研究结冰对湖泊富营养化状态的影响,以内蒙古乌梁素海为研究对象,用"注射器"式采水器和冰钻分别采集水样和冰样,并测定总氮、总磷、COD_(Cr)、叶绿素a浓度、冰厚、水深和透明度等指标,运用分形理论评价模型对湖泊结冰前、后的富营养化等级进行综合评价.结果表明:乌梁素海湖泊结冰厚度与水深存在较好的负相关性,其相关系数为0.54;湖泊结冰后,水体的富营养化等级由富营养变为重富营养,表明结冰过程中,氮、磷等营养元素被排斥至冰下水体,即结冰过程对湖泊水体中的营养元素具有浓缩效应,导致冰下环境质量恶化,并促进营养元素向沉积物转移;但也可以利用该浓缩效应,从湖泊冰封期富营养化污染的特殊性入手,运用底泥疏浚和冰体-水体分离等工程技术手段,实现湖泊富营养化污染的治理.     

征稿简则

1　《湖泊科学》是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会主办的综合性、前沿性学术期刊 它贯彻“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针 ,交流湖泊科学最新研究成果 ,促进湖泊科学的发展和提高 ,为国民经济建设服务 2　本刊主要刊载反映湖泊 (含水库 )及其流域的环境演变和资源开发利用方面研究成果的学术论文、研究简报和综合评述 内容覆盖湖泊科学研究各领域如水文气象、湖泊物理、湖水化学、生态环境、沉积地貌、地球化学、水生生物等 ,以及与国民经济建设相关的湖泊及其流域整治、水体富营养化对策、湖泊及湿地…     

征稿简则

《湖泊科学》是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会主办的综合性、前沿性学术期刊 .它贯彻“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针 ,交流湖泊科学最新研究成果 ,促进湖泊科学的发展和提高 ,为国民经济建设服务 .2　本刊主要刊载反映湖泊 (含水库 )及其流域的环境演变和资源开发利用方面研究成果的学术论文、研究简报和综合评述 .内容覆盖湖泊科学研究各领域如水文气象、湖泊物理、湖水化学、生态环境、沉积地貌、地球化学、水生生物等 ,以及与国民经济建设相关的湖泊及其流域整治、水体富营养化对策、湖泊及湿地…     

湖泊富营养化综合评价方法

从对湖泊富营养化评价的一般方法入手,综述了国内外有关湖泊富养化综合评价的一些方法,提出：营养状态指数法由于可对湖泊营养状态进行连续的数值化的分级,从而为湖泊富营养化机理的定量研究提供了坚实的基础,应是今后湖泊富营养化评价中的主要方法。     

上行与下行效应对浮游动物的长期影响评价——以滇池与抚仙湖沉积物象鼻溞(Bosmina)为例

近年来云南高原湖泊面临富营养化、渔业活动增强等多重环境压力的叠加影响,对湖泊的有效治理与生态修复急需对多重压力下生态系统的响应模式进行系统了解.现有研究表明在系统生产力和捕食压力的不同配置下,湖泊系统主要组成(如浮游动物)的响应特征可能出现差异且捕食压力可能随营养水平的变化而改变,目前对云南湖泊生态系统的研究主要集中于单一环境压力下的生态响应.本研究以目前分别处于重富营养和中-贫营养水平的滇池和抚仙湖为研究对象,应用湖泊沉积物记录进行多指标分析,探讨受外来鱼类影响下两个大型湖泊浮游动物长期响应模式的异同.通过象鼻溞生物量与个体大小等指标,重建了近百年来滇池与抚仙湖典型浮游动物的变化历史,结果表明随着湖泊生产力水平(如沉积物色素生产量)的增加,2个湖泊中象鼻溞生物量显著增加,同时物种相对组成出现明显变化(如Bosmina longispina被B.longirostris取代),指示湖泊上行效应对浮游动物的控制作用.同时象鼻溞的生物量、壳长与触角长度的变化在1960s与1980s有明显降低的趋势,与同期外来鱼类(如银鱼)引入与渔业产量增加的时间一致.进一步应用多变量回归分析与方差分解方法来定量评价上行与下行效应对象鼻溞生物量变化的驱动强度,结果表明富营养化(沉积物色素)和捕食作用(象鼻溞壳长)对浮游动物长期变化的驱动强度比较相似(分别解释了生物量变化的77.25%和83.59%),然而在滇池下行效应对象鼻溞生物量的独立影响比在贫营养的抚仙湖中更强(分别为15.46%和10.39%),上行效应对象鼻溞生物量的影响在抚仙湖要明显强于滇池(分别为69.74%和19.67%),而在滇池上行与下行效应的相互作用强度明显强于抚仙湖(分别为42.12%和3.46%).结果表明随着湖泊营养水平的升高,浮游动物的生物量在2个湖泊中均显著增加,而外来鱼类(如太湖新银鱼)的引入和经济鱼类数量的增加加剧了对浮游动物的捕食压力,造成了浮游动物的生物量降低和个体减小.但在快速富营养化的滇池,对浮游动物的捕食压力随营养水平的变化出现较强的依赖性,而在总体处于中-贫营养水平的抚仙湖中此相互作用较弱.结果表明在不同营养水平的大型湖泊中,营养水平的变化幅度可以导致鱼类捕食压力的差异性变化,指示了对鱼类捕食压力的评价和浮游动物长期变化的特征分析需要考虑湖泊的营养水平与富营养化过程的差异.总之,富营养化和外来鱼类的引入导致了高原湖泊生态系统的快速响应与结构变化,因此对高原湖泊的生态修复需要考虑湖泊营养水平对生态系统结构与食物链作用的影响.     

基于经验频率曲线的湖泊富营养化随机评价方法及其验证

本文提出了基于经验频率曲线的湖泊富营养化随机评价方法.该法通过建立水体富营养化评价标准中各项水质指标和评价级别的经验频率曲线,推求实际水体各项水质指标的经验频率,并采用加权平均法推求湖泊富营养化评价级别的经验频率,从而得出湖泊富营养化的评价级别,具有方法简单、图形直观、计算工作量小的特点.经全国30个湖库湖泊实测水质资料的验证,随机评价方法与模糊评价方法和灰色评价方法的计算精度相当.     

征稿简则

1　《湖泊科学》是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会主办的综合性、前沿性学术期刊 .它贯彻“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针 ,交流湖泊科学最新研究成果 ,促进湖泊科学的发展和提高 ,为国民经济建设服务 .2　本刊主要刊载反映湖泊 (含水库 )及其流域的环境演变和资源开发利用方面研究成果的学术论文、研究简报和综合评述 .内容覆盖湖泊科学研究各领域如水文气象、湖泊物理、湖水化学、生态环境、沉积地貌、地球化学、水生生物等 ,以及与国民经济建设相关的湖泊及其流域整治、水体富营养化对策、湖泊及湿地…     

征稿简则

1　《湖泊科学》是中国科学院南京地理与湖泊研究所和中国海洋湖沼学会主办的综合性、前沿性学术期刊 .它贯彻“百花齐放、百家争鸣”和理论与实践相结合的方针 ,交流湖泊科学最新研究成果 ,促进湖泊科学的发展和提高 ,为国民经济建设服务 .2　本刊主要刊载反映湖泊 (含水库 )及其流域的环境演变和资源开发利用方面研究成果的学术论文、研究简报和综合评述 .内容覆盖湖泊科学研究各领域如水文气象、湖泊物理、湖水化学、生态环境、沉积地貌、地球化学、水生生物等 ,以及与国民经济建设相关的湖泊及其流域整治、水体富营养化对策、湖泊及湿地…     

湖泊水环境模糊数学评价模型及其在富营养化排序中的应用

本文根据模糊水文学关于水体“清洁”与“污染”之间无明确界面,在识别过程中具有模糊性的论点,提出湖泊水环境评价的模糊数学模型。应用此模型对我国12个湖泊富营养化污染状况进行排序,结果与实际相符,文中提出的评价模型,原则上也适用于其他环境领域的评价工作。     

淀山湖水环境质量评价及污染防治研究

从淀山湖环境研究入手。全面考察湖区点源和非点源污染物的分布及其对湖泊的输入,分析湖内污染物的动态变化,采用模糊矩阵复合运算方法对水质进行综合评价,并建立水质污染预测模型,进行水质污染趋势分析。最后,提出了淀山湖水污染防治的对策和措施。     

地铁火灾风险性的多级可拓综合评估

为了弥补现有地铁火灾风险评估方法的不足,并为地铁的消防设计与管理提供量化指标,建立了以层次分析法（AHP）、专家调查法为基础,以可拓法为核心的地铁火灾风险的多级可拓评估方法,并给出了评估流程。对一地铁算例进行了评估,并根据评估结果得到地铁火灾风险的薄弱环节及管理重点。通过对比分析可知,本文方法与模糊评估方法所得的评估结果一致,从而表明：将可拓原理应用到地铁火灾风险性的评估中是合理可行的,很好地解决了地铁火灾风险评估的实际问题,本文方法可应用到相关的风险评估领域中。最后,对地铁火灾安全提出了一些建议。     

吉林省湖、库水质评估及其污染防治

湖、库富营养化是营养物质输入过程而引起的一种水效应。它不仅表现为水生植物和藻类的过度生长,同时还伴随着一系列的水质变化进而导致水质恶化,影响水体多种功能。本文以近年监测的主要湖、库的水质数据,采用主成分聚类分析和营养度评价方法对吉林省的主要湖、库的富营养化程度进行了分析与评价。这对区域水资源的合理开发利用,开展环境质量评价与预测,以及对制定湖、库富营养化防治对策具有重要意义。     

湖北长湖富营养化状况及时空变化(2012-2013年)

为评估长湖水体富营养化程度,2012-2013年分4个季度对全湖区20个采样点的物理、化学和生物要素进行监测,在评价水质现状的基础上采用综合营养状况指数法和浮游植物细胞丰度指数法综合评价水体营养状况,并应用典型相关分析(CCA)方法揭示水体富营养化状况与湖泊理化要素之间的典型相关性.结果显示:4个季节长湖全湖区的水质均处于地表水IV类~劣V类水标准;综合营养状态指数值在49.54~82.55之间,浮游植物细胞丰度在2.88×106~61.73×106cells/L之间,均显示其处于富营养化状态;长湖富营养化状况的分布呈现一定的时空差异性;CCA分析显示,长湖理化要素变量可解释68.6%的水体富营养化状况变量的变异,影响其富营养化状况的主要理化因素有水体总磷、总氮、溶解氧、亚硝态氮、硝态氮浓度,水深和沉积物总磷、总氮含量.长湖水体富营养化主要是由于外源的磷污染,其次是氮污染,富营养化最严重的夏、秋季浮游植物的生长主要受氮营养限制,而冬、春季则部分受磷营养限制,部分属于过渡类型.因此,建议大力削减围网/围栏养殖量,同时考虑结合水生植物栽种等生态工程建设措施以降低长湖水体发生严重富营养化的风险,并进一步改善长湖的水质现状.     

巢湖富营养化研究进展

本文系统论述了20年来巢湖富营养化的研究过程,根据不同阶段对巢湖研究的特点,将巢湖富营养化研究过程划分为三个阶段:初步调查阶段、深入研究阶段和应用研究阶段. 综述了巢湖富营养化研究的8个方面的内容,包括流域自然和社会环境的调查、水域生态调查与评价、流域水污染源调查与评价、巢湖富营养化机理研究、水质区划与容量研究、流域的非点源污染研究、生态环境现状调查研究和内源污染控制研究等. 文中指出了近10多年来缺少对巢湖的基础研究,形成背景资料的断裂,10多年前的研究成果不能完全满足当今巢湖富营养化防治的需要. 目前,巢湖仍然处于全湖富营养化状态,急需对巢湖进一步开展基础研究,为从根本上治理巢湖污染寻求对策. 最后指出了一些主要的研究方向.     

Reservoir operation using grey fuzzy stochastic dynamic programming

This paper presents an optimal regulation programme, grey fuzzy stochastic dynamic programming (GFSDP), for reservoir operation. It is composed of a grey system, fuzzy theory and dynamic programming. The grey system represents data by covering the whole range without loss of generality, and the fuzzy arithmetic takes charge of the rules of reservoir operation. The GFSDP deals with the multipurpose decision‐making problem by fuzzy optimization theorem. The practicability and effectiveness of the proposed approach is tested on the operation of the Shiman reservoir in Taiwan. The current M5 operating rule curves of this reservoir also are evaluated. The simulation results demonstrate that this new approach, in comparison with the M5 rule curves, has superior performance with regard to the total water deficit and number of monthly deficits. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optimal operation model of a single reservoir with drought duration explicitly concerned

In this paper, a new model for a single reservoir operation optimization is proposed. The proposed model can design the optimal operation policy of a reservoir with explicit consideration of drought duration. The authors model this problem by formulating a single-stage loss function as a function of both the reservoir release and drought duration. Thereby the expected loss per period which is calculated based on the above extended single-stage loss function is minimized in infinite time horizon on the basis of Markov decision process (MDP) theory. The reliability indices are estimated as expected loss per period for specified extended loss functions. Finally, the features of the proposed model are illustrated through numerical analysis.