丹江口水库老灌河流域地下水水化学特征

作为南水北调中线工程的水源地,丹江口水库地下水的水质是影响南水北调工程建设的重要因素。为了确保丹江口水库一库清水送北京,对水库老灌河流域进行地下水采样、统计和分析,研究地下水的水化学特征,结果表明: 丹江口老灌河流域地下水偏弱碱性,属于低矿化水,Ca²⁺为优势阳离子,$HCO_3^-$为优势阴离子; 除$NO_3^-$外,该区主要离子浓度均符合我国及世界卫生组织推荐的饮用水标准; 丰水期和枯水期地下水的水化学类型均为Ca-Mg-HCO₃型和Ca-HCO₃型,水化学过程以风化-溶滤作用为主; 地下水$NO_3^-$超标13%~17%,丰水期部分区域出现Cl^-型水化学类型。季节变化对老灌河流域地下水的水化学类型空间分布影响较小,地下水水质受农业、养殖业、工业遗留废渣及生活污水等影响。     

近75年丹江口水库入库流量时间变化特征与气候成因

使用近75年（1930-2004年）丹江口水库年平均入库流量资料和近45年（1960～2004年）丹江口水库流域100个气象（或水文）站点08-08时平均面雨量资料,对丹江口水库入库流量的时间变化特征与气候成因进行了分析。结果表明,20世纪30、50-60年代丹江口水库流量相对偏大,而40、70、90年代其流量相对偏少,90年代后丹江口水库来水偏少特别明显,这与汛期（5～10月）气候背景、强降水时空分布及走向存在较大关系。     

丹江口水库流域致洪过程的水文气候特征分析

使用1970-1995年5-10月丹江口水库流域各水文气象站或雨量点逐日降水资料和丹江口水库水文资料，采用常规统计方法，对该流域致洪过程的水文气候特征进行了客观分析。结果表明：该流域致洪过程主要集中于7-9月，这一时段的致洪过程次数占其总次数的70．2％；而就致洪过程的持续时间和洪水强度而言，则以9-10月表现突出。     

丹江口水库土壤-底积物镉生态地球化学风险评价

湖北省十堰—丹江口地区多目标地球化学调查由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所2013—2015年组织实施,旨在查明测区元素地球化学分布和分配特征,开展国土资源环境评价与基础地质研究,为国家及地方经济社会科学可持续发展提供基础资料。调查发现了丹江口水库底积物及沿汉江土壤镉富集现象。为保护丹江口水源地及南水北调水质安全,系统研究了丹江口库区不同生态区土壤、底积物中镉含量特点,计算了镉含量背景值和富集因子,为水库镉污染防治和生态修复提供了依据。镉生态地球化学风险评价显示,调查的样点中,100%消落区土壤、100%汉江底积物,99.45%深层土壤和92.41%的表层土壤属于农用地镉污染风险低土壤。水库底积物样点中低、中、高潜在生态风险比例分别占15.52%、20.69%、63.79%。分析了土壤和底积物中镉含量与pH值、Corg、常量元素含量的关系;建议通过切断上游污染源,防止水土流失,防治土壤酸化,开展生态修复等措施来防治库区底积物的镉污染、降低其生态风险。     

丹江口水库秋汛期长期径流预报

针对目前长期径流预报中物理成因考虑较少的问题,以丹江口水库为例,在分析影响径流物理背景的基础上,研究前期气象因子与水库秋汛期入库径流过程的相关关系,识别影响径流的大气环流与海温等物理因子,利用主成分分析法提取主要预报信息,建立了包含大气环流因子、海温因子等气象物理信息以及前期降雨、径流等水文信息作为预报因子集的三层BP神经网络预报模型.利用1956~2008年秋汛期9、10月入库径流量进行模拟与试报,并与仅采用前期降雨径流的预测模型进行了比较,结果显示基于物理成因分析的预测模型稳定性良好,模拟及试报精度较高,9、10月试报精度平均提高约30%,分别达到87.5%和75%,并对预报年份中的丰枯特征有较好的体现.     

结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取2000—2020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4～5天是最佳预测时间。