基于投影寻踪回归技术的塔里木河水质模拟分析

利用投影寻踪回归技术（ＰＰＲ）进行水质评价是一种新方法。本文在现有水文观测资料基础上，通过ＰＰＲ分析，建立了塔里木河水质模型，并利用ＰＰＲ对影响河流水质的因素作了分析，可为流域水质管理和控制提供依据。     

三江自然保护区河流湿地水质研究

2005年春季(5月)、夏季(8月)和秋季(10月),分别在黑龙江流域三江自然保护区Ⅰ区和Ⅱ区的河流湿地中选取14个点采集水样,测试分析各个水样的总磷(TP)、化学需氧量(COD)、硝酸氮(NO3—N)、亚硝酸氮(NO2—N)和氨氮(NH4—N)浓度及其变化情况,得到三江自然保护区河流湿地水质分布特征。研究结果显示,三江自然保护区Ⅰ区和Ⅱ区河流湿地水质分布特征具有相似性。研究区Ⅰ区河流湿地水中的TP质量浓度总体上大于Ⅱ区,最大的TP质量浓度出现在Ⅰ区浓江河1号采样点的秋季水样中,为2.483 mg/L;河流湿地水中最大的COD质量浓度出现在Ⅰ区的黑龙江入水口采样点的夏季水样中,为82.70 mg/L,表明夏季该处湿地水体有机污染严重;在春季和秋季,Ⅰ区和Ⅱ区河流湿地水中NO3—N质量浓度都呈显著上升趋势;在夏季和秋季,Ⅰ区河流湿地水中的NH4—N和NO2—N的质量浓度都大于Ⅱ区。研究区河流湿地对污染物的净化作用存在较大的季节波动性,Ⅱ区河流湿地的净化能力强于Ⅰ区。     

赤水河流域中上游坡地景观特征对河流水质的影响

在喀斯特地区,较大的地表坡降和坡地开发强度导致承载在地表景观上的污染物因地势和降水加倍迁移到河水中。以赤水河流域中上游为研究区,分别在全子流域、子流域坡地、子流域陡坡地三个层面上提取景观结构、景观开发强度和景观格局指数,研究各级坡地景观特征对水质的影响。结果表明：① 与总林地相比坡林地对水质潜在的“汇”作用更加显著;占总耕地面积不足1/7的陡坡耕地、却对河水中总磷（TP）和氨氮（NH₃-N）浓度大小贡献显著（相关系数为0.608和0.614）。② 景观开发强度与各水质污染物指标呈现显著而稳定的正相关性,相关系数最高达0.960,它比单个景观对水质指标更具解释能力。③ 斑块形状复杂度、景观多样性、景观分离度均与水质污染物指标呈高度或显著正相关,且随着地形坡度的增大,水质污染物指标对景观散布与并列指数（IJI）和农香多样性指数（SHDI）越来越敏感。故减少对坡地尤其是陡坡地景观的不当人为干扰,对喀斯特地区流域水质保护有重要意义。     

科尔沁沙地奈曼地区地下水水质时空变化特征

区域地下水水质是水质评价的重要内容,也是合理制定地下水开发利用及保护治理方案的基本前提。以科尔沁沙地奈曼地区地下水水质为研究对象,选取2005-2014年地下水水质监测数据,分析地下水水质时空变化特征。结果表明：近10年来奈曼地区地下水水质各指标均值均低于地下水Ⅱ类标准,pH值、NO₃^-含量、化学需氧量（COD_cr）在局部地区出现超标现象,但水质总体较好;该地区地下水矿化度（TDS）与Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及COD_cr具有明显的正相关关系,即随着Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺、COD_cr浓度的增加,TDS也会增加;各主要指标浓度随时间呈下降趋势,SO₄²⁺、Na⁺、HCO₃^-浓度及TDS较稳定,而Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、PO₄^3-浓度及COD_cr随时间变化较为明显;Ca²⁺、Mg²⁺ 、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及TDS农田非灌溉井> 农田灌溉井> 沙地水位井,Na⁺、COD_cr浓度沙地水位井> 农田非灌溉井> 农田灌溉井,NO₃^-浓度沙地水位井> 农田灌溉井> 农田非灌溉井;该地区地下水水质变化主要与碳酸盐岩溶解、农药化肥的使用、工业及生活污水排放有关。     

城市化背景下嘉兴市河流水系的时空变化

基于1960s,1980s和2010s的三期水系数据,通过构建定量描述河流水系变化特征的指标体系,对嘉兴市河流水系的时空变化特征及其与城市化的关系进行研究.结果表明:① 近50年来,嘉兴市的河流水系呈现出剧烈衰减的趋势,其中河流发育系数,河网密度和水面率分别减少了58.91%,28.49%和14.09%,但在城市化不同阶段,河流水系衰减的程度并不完全一致.② 在整个城市化进程中,河流发育系数和干流面积长度比变化的空间差异非常大,河网密度和水面率变化的空间差异相对较大,而盒维数和河流曲度变化的空间差异相对较小.③ 河流发育系数,盒维数和河网密度的衰减趋势为城区>近郊>远郊,水面率的衰减趋势为远郊>近郊>城区,河流曲度的衰减趋势为近郊>城区>远郊,但干流面积长度比的空间变化趋势不明显.④ 城市化对河流水系变化的影响十分显著,且城市化水平越高的地区河流水系的变化越剧烈,而城市化对干流面积长度比与河流曲度的影响大于其对河流发育系数与河网密度的影响.     

基于多智能体系统的城市增长时空动态模拟——以江苏省连云港市为例

城市化是土地利用/覆盖变化中最典型形式之一,探索城市增长的驱动机制并预测其未来变化,对于实现城市可持续发展十分重要。鉴于多智能体系统强大的模拟复杂空间系统的能力,基于联合"自上而下"和"自下而上"决策行为的视角,构建了一个城市增长时空动态模拟多智能体模型,在模型中,宏观Agent实施的"自上而下"的宏观土地利用规划行为和微观Agent自主发起的"自下而上"的微观土地利用空间诉求行为通过二维空间网格相互作用,并通过联合决策共同推动研究区域的城市化进程。以连云港市中心城区为例,考虑了基于目前趋势、经济发展优先和环境保护优先的3种目标情景,并进行了相应的城市增长情景模拟。模拟结果表明:联合"自上而下"和"自下而上"决策行为的城市增长时空动态模拟多智能体模型能够充分发挥多智能体系统的潜力来了解城市化的驱动机制,为城市管理提供基于情景分析的决策支持。     

沩水流域土地景观格局对河流水质的影响

以红壤丘陵区沩水流域为研究区域,运用GIS空间分析及统计分析的方法,探讨了流域土地景观格局对河流水质的影响。结果表明：① 林地面积百分比与电导率(COND)、综合污染指数(Pr)相关性指数分别达-1.000、-0.997,呈显著负相关;耕地面积百分比与COND、总磷(TP)及土地利用程度综合指数(La)与COND、Pr呈显著正相关。② 斑块数量(NP)、香农多样性指数(SHDI)与COND、Pr相关性指数均在0.997以上,呈显著正相关;平均斑块面积(AREA_MN)、蔓延度指数(CONTAG)与COND、Pr及最大斑块指数(LPI)与TP呈显著负相关。③ 从时间上看,所选用的大部分土地景观格局指标与pH值、溶解氧(DO)在丰水期与枯水期的相关性状态相反,且枯水期土地景观格局对河流水质的影响较丰水期更为显著。     

20世纪90年代无定河流域土地利用的时空变化

本文基于ArcGIS平台,以LandsatTM影像解译得到的三期土地利用数据为基础,结合统计分析工作,对无定河流域20世纪90年代土地利用数量、类型及其变化进行了分析。分析得出,前后2个5年间,无定河流域耕地、林地和未利用土地都是先减少而后稍有增加,草地则是先增加后稍有减少。在10年尺度上土地利用总的动态特征是,耕地与未利用土地面积减少,林地、草地面积增加。前5年无定河流域综合土地利用动态度为0.85%,未利用土地和草地的年变化率较大,耕地与水域年变化率较低。后5年无定河流域综合土地利用动态度为0.3%,林地与未利用土地年变化率较大,耕地与水域变化率较小。最后引入单一土地利用类型相对变化率反映出无定河流域土地利用变化存在明显的区域差异。     

Water quality modeling and sensitivity analysis using Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) in the Shenandoah River watershed

This study used the Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) to simulate nutrients, dissolved oxygen (DO), and chlorophyll-a dynamics in the Shenandoah River basin and performed an uncertainty analysis to examine the complexity of these variables in water quality estimation and their influence on the Shenandoah River. Significant progress has been made; however, nutrient loads emitted into the Shenandoah River from nonpoint sources remain high. Modeling of three points on the Shenandoah River in Virginia and West Virginia provides an ideal case study since the river is classified by the Virginia Department of Environmental Quality as being impaired. The results of a sensitivity test show that model error decreases with increasing model complexity and sensitivity. The model predicted DO values that tended to be close to the measured data, while total nitrogen and phosphorus tended to be overemphasized. Our results examine the importance of temperature, stream flow, and velocity in influencing water quality between seasons and levels on the different sections of the watershed.     

龙口市水资源时空分析信息系统构建研究

水资源时空分析计算是水利部门经常需要解决的问题。由于涉及的要素多、数据量大，每次分析计算都要投入大量的人力、物力和财力，成果的时效性也差，一定程度上影响了领导的决策。水资源时空分析系统可以有效地克服这些缺陷，为科学合理地利用水资源提供依据。文章介绍了龙口市水资源时空分析系统的构建方法、系统特点以及应用效果。     

太湖流域宜溧河与西苕溪水质对比分析

基于2010年汛期与非汛期太湖流域西部宜溧河及西苕溪22个断面水样实测分析数据,选取高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）为主要研究指标,利用单因子评价法和综合评价法对两条典型河流汛期与非汛期水质状况及差异,以及两者间不同时期及沿程水质变化进行了对比分析,并从社会经济、自然地理等角度探讨了其产生的原因。结果表明：宜溧河流域平均水体污染程度总体高于西苕溪流域,污染程度更差。宜溧河非汛期各断面的CODMn、TN、NH3-N及TP含量均明显高于汛期的含量,水质状况更为恶劣,而西苕溪汛期的平均水质状况基本劣于非汛期。受流域内城镇空间布局以及工业污染企业的空间分布等因素的影响,河道水体水质状况的空间差异性比较显著。宜溧河段入湖河流水质污染主要来源于点源,汛期下游受到一定程度的非点源污染。西苕溪水质污染主要来源于面源污染,汛期污染物主要是由降雨径流带入河中,下游受到一定程度的点源排放影响。     

长江经济带省域物流效率及时空演化研究

基于2007~2017年长江经济带物流行业发展数据,采用DEA模型、ArcGIS和空间自相关分析方法,测算长江经济带11个省市的物流效率值及时空演化规律。结果表明:2007~2017年长江经济带物流效率波动平缓,综合技术效率平均值为0.830,纯技术效率整体大于规模效率,下游地区的物流综合技术效率、纯技术效率和规模效率均大于中游和上游地区。空间上,长江经济带物流效率高值区主要分布在整个下游地区和中游部分地区,低值区则多为上游地区,整体呈“块状”分布。空间关联性上,2007~2017年,Global Moran's I显著为正,长江经济带各省市物流效率呈现空间正相关性,物流效率相近的省市在空间上集聚分布。最后,为促进长江经济带物流行业区域协调发展,提出如下建议:不断促进产业转型升级;加强区域合作,完善基础设施建设;加大内陆地区对外开放力度和建立大型的物流园区。     

南沙红树林湿地公园水环境质量时空差异分析——基于改进后倍斜率聚类分析的视角

于2007年和2014年的丰水期和枯水期分别测量了南沙红树林湿地公园一期、二期及其附近河涌8个采样点的水体温度、pH、DO、COD、BOD₅、TP和TN等物化指标。通过对比监测结果和倍斜率聚类评价结果发现：研究区水质总体上处于Ⅱ级-Ⅲ级或Ⅱ级-Ⅳ级的“尚清洁”状态;红树林湿地公园一期2008年对外开放后至2014年,水环境指标中pH变化范围不大,DO、COD含量有所下降,BOD₅、TP和TN含量均呈增加趋势;2007年南沙红树林湿地公园一期采样点W1、W2、W3水质优于河涌采样点W7和W8,河涌采样点W7和W8水质优于红树林湿地公园二期采样点W4、W5、W6;2014年南沙红树林湿地公园二期采样点W4、W5、W6水质优于红树林湿地公园一期采样点W1、W2、W3和河涌采样点W7、W8;8个采样点中水质改善最明显的是二期采样点W6,水质下降最明显的是一期采样点W3;丰水期河涌水质2014年较2007年有所好转,但红树林湿地公园水质无论枯水期亦或丰水期,多数情况下优于河涌水质;研究区域水环境质量的时空差异总规律为2007~2014年南沙红树林湿地公园二期水质好转,一期水质有所下降。     

格尔木河水质现状及生态风险评估

为了解经济迅速发展背景下格尔木河流域水体中痕量元素分布、水环境质量现状和生态风险,对格尔木河9个采样点水样21种痕量元素的分布及相关性进行了分析,以Cu、Zn、Hg、Cd、Cr和Pb为目标重金属,评估了格尔木河水质现状及生态风险。结果表明:重金属Pb浓度在所有水样中均低于检出限,其它痕量元素浓度在0.001(Cd)～6297.013(Sr)μg·L~(-1)范围变化。根据相关性分析,推测格尔木河水体中Li、Sc、Ti、V、Cu、Ge、Rb、Sr、Mo、Cd来源可能相同。采样点水样6种重金属浓度均达到地表水环境质量I类的标准。采用5种方法评价了格尔木河水质现状,研究区水质处于无污染的理想状态。格尔木河重金属引发的潜在生态风险处于低风险水平(生态风险指数变化范围为0.35～0.68)。     

无锡民丰河水质及季节变化分析

依据《地表水环境质量标准》,对无锡市民丰河广宾桥观测点一年内不同时期的河水样本进行5项重要地表水指标的质量检测。结果显示,各月河水均属于IV类及以下水质,总体水质较差,尤其是氨氮和总磷两项指标质量最差,溶解氧、高锰酸钾指数相对稍好。河水中溶解氧、高锰酸钾指数水平季节变化不明显,氨氮含量表现出冬半年明显升高的迹象,总磷含量也有枯水季节显著升高的特征,化学需氧量春季和夏初明显升高。分析认为,富营养化是民丰河主要的污染特征,生活污水中的洗涤剂排放是民丰河水污染的主要原因,建议政府部门加强污染源控制,深化生活污水排水达标工程。     

河流水质风险评价的灰色-随机风险率方法

提出了量化影响河流水质的随机不确定性与灰色不确定性的水质超标灰色－随机风险率概念，建立了水质超标灰色－随机风险率评价模型。在水质单项参数评价模型中，将河流污染物浓度变量的分布处理成灰色概率分布，将污染物浓度超过水质类别标准值的风险率处理成灰色概率，即水质超标灰色－随机风险率。在水质综合评价模型中，河流水环境系统被考虑为担任某一使用可能的可靠性系统，而任意一种水质参数超标意味着河流水体使用功能不能得到应有的保证，也即表明水体综合评价超标，最后借鉴系统可靠性分析的理论和方法计算水质综合超标率。该方法应用于黄河花园口断面重金属污染风险评价。     

塔里木河流域水资源变化的特点与趋势

通过时间序列分析了塔里木河流域山区1961~2002年的降水和温度变化, 源流干流水分的消耗, 并对这些指标进行了KENDALL秩次相关检验。结果显示: 塔里木河源流山区降水和温度均有增加,但是降水增加的趋势在?琢 = 0.05水平上不显著, 温度升高的趋势显著; 塔里木河流域几个源流水量增加, 特别是在1994~2002年,年平均径流量比多年平均增加了25.163×10⁸ m³/a, 而上游三源流补给干流水量只增加0.9985×10⁸ m³/a, 塔里木河干流沿程各站的径流量呈现显著的线性递减趋势, 表明连续十年的丰水期并没有改变干流生态环境恶化的局面; 如果三源流来水以正常年份计算 (1957~2003年平均来水量), 塔里木河干流来水量每年只有22.57×10⁸ m³, 那样塔里木河流域的生态安全将更令人担忧。