基于GIS技术的农村非点源污染分析——以渠县境内巴河州河汇流断面上游区域为例

为了有效地分析巴河州河汇合口(渠县境内)以上流域非点源污染问题,应用GIS技术进行水文分析(水系提取、流域划分)以及污染源的空间分异分析。基于评估区的水环境污染现状,选取城镇居民生活污水、农村居民生活污水、城镇地表径流、集中式畜禽养殖、化肥污染五大污染源,采用源强系数法和输出系数法进行COD、TN、TP 3种污染物的流失量计算,并分析其污染负荷,。结果表明:(1)评估区的91.93%的负荷来源于为农村居民生活污水、化肥污染、和城镇居民生活污水,最主要的污染源为农村居民生活污水。(2)评估区重点治理乡镇为三汇镇。研究成果较为清晰地分析出研究区非点源污染的分布情况,指出了需要重点治理的地域和污染源。     

基于模糊物元法的黑龙江干流区生态健康评价

针对受堤防建设影响的黑龙江干流地区,基于压力-状态-响应(PSR)模型构建了流域生态健康评价体系;利用层次分析法和模糊物元理论建立了流域生态健康模糊物元评价模型,并应用到黑龙江干流行政区的生态健康评价中。结果表明,漠河县、黑河市区、同江市区和抚远县干扰前的生态健康评价值为0.679 3,0.728 3,0.731 4,0.755 8,干扰后为0.602 3,0.580 5,0.611 7,0.722 6;漠河县生态健康等级保持"亚健康",黑河市区和同江市区的生态健康等级降为"亚健康",抚远县生态健康等级保持"健康"。同时,4个评价单元对应的生态受损程度分别为11.34%,20.29%,16.37%和4.39%。此外,根据评价指标体系综合分析了4个县市存在的生态健康问题,提出了4县市生态环境保护应采取的措施。     

昭通横江流域年径流预测

针对昭通横江由南到北贯穿昭通全境,水资源量丰富,但南北差异大,南部少、北部多的特点,根据流域内水文站实测年径流、大气环流指数、海温指数及其他指数等资料系列,采用多元回归分析法拟合1981—2010年径流,建立了预测模型,验证、预测分析了2011—2016年径流量。结果表明:干流控制站预测精度高于干流上段及支流代表站,水利工程建设等人类活动影响是导致出现这样结果的主要原因;多元回归分析在横江流域径流预测中具有一定的适应性,但因指标的差异及相关参数可获取性的差异,预测结果存在区域间、等级间的差别。     

基于SOM和 PCA的闽江流域地表水水质综合评价

根据2014年1月至2015年11月闽江流域19个断面的水质月均值监测数据,采用自组织特征映射网络(SOM)和主成分分析(PCA)法研究了闽江流域水质时空变化特征,并用水质指数对闽江水质进行了综合评价。SOM分析将水质样本分为3个空间群组,其中水质变化周期分2个阶段:4—11月、12月至次年3月。PCA法分析表明,春冬季沙溪和富屯溪支流以及闽江下游福州城区河段营养盐水平偏高,在春夏季上游部分河段和下游闽江口有机污染水平偏高。水质指数评价结果显示,闽江流域整体水质较好,其中三大子流域及闽江下游水质评价从优至劣顺序为:富屯溪流域、建溪流域、沙溪流域、闽江下游流域。     

面向金泽水库取水安全的太浦河多目标联合调度研究

为强化上海市黄浦江供水系统的重要组成部分金泽水源地取水安全,又兼顾太湖流域及太浦河沿线区域防洪、供水需求,开展了太浦河太浦闸与沿线88个闸控口门的多目标联合调度研究。在分析太浦闸及两岸河道现有调度方式的基础上,拟定了两类共10个联合调度方案。采用细化后的太湖流域水量水质模型,对各调度方案进行了模拟。然后,构建了反映防洪、供水、水环境需求的多目标函数,采用蚁群优选算法对所有调度方案进行了优选。结果表明:与现状调度方案相比,太浦闸同时根据太湖水位和金泽断面水质情况加大下泄流量,同时太浦河沿线河道闸门有序控制,可显著提高金泽水源地关键水质指标达标率、抬升金泽水源地最低水位,又基本不影响流域及区域其他调度需求。     

灞河流域气候因子对水沙变化的影响

利用灞河流域蓝田气象站和马渡王水文站1960—2012年的气象、水文实测资料,分析灞河流域气候及水沙变化规律,同时运用相关性分析、灰色关联分析、多元线性回归模型等多种方法探讨了该流域水沙变化与气候变化的关系。结果表明:灞河流域降雨量、蒸发量、径流量和输沙量皆呈显著下降趋势,而气温呈上升趋势;降雨量与水沙都有重要的相关关系,1960—1990年影响径流量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,而1991—2012年则为降雨量、蒸发量、气温,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,两阶段的年径流量分别增加0.14亿m3和0.08亿m3;1960—2012年影响输沙量的气候因子敏感度由大至小依次为降雨量、气温、蒸发量,当气温和蒸发量不变时,降雨量每增加1 mm,年输沙量增加0.668万t。     

金沙江下游梯级水库汛期运行水位协同浮动调度研究

为验证梯级水库汛期运行水位协同浮动调度模型方法的合理性与普适性,在金沙江流域开展实例分析。首先考虑洪水预见期变化,应用动态多目标算法高效求解调度模型;然后评价汛期运行水位协同浮动调度的风险与效益;最后推求乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝水库的汛期运行水位协同浮动关系。研究结果表明：相比年汛限水位静态控制调度方案,梯级水库汛期运行水位协同浮动调度方案在不增加防洪风险前提下,各水库汛期运行水位均可适当抬升,汛期多年平均发电量和电站弃水减少量的最高值(改善率)可达1071亿kWh(11.1%)和649亿m³(14.3%),有效提高了洪水资源利用水平,综合效益巨大。     

基于季节长记忆双自回归模型的日径流模拟

传统时间序列模型无法同时考虑径流序列的长记忆性和时变波动性,且模型参数限制严格,从而使日径流序列模拟受到限制,影响径流模拟预测精度。本文提出了同时考虑非平稳性、季节性、长记忆性和时变波动性的新型双自回归模型(WOA-SFIDAR),并与经典长记忆波动率模型(SFIAR-GARCH)进行对比,选取渭河流域4个水文站日径流序列进行模拟验证。结果表明：WOA-SFIDAR模型的模拟能力优于SFIAR-GARCH模型,模拟结果很好地保持了日径流过程的统计特性。7、8月份模拟均值误差相对较大,WOA-SFIDAR模型的误差范围(5.72～32.56)低于SFIAR-GARCH模型(7.42～48.02)。WOA-SFIDAR模拟逐月变差系数(C_v)和偏态系数(C_s)与实测序列统计值间偏差范围为0～0.51和0.02～1.31,优于SFIAR-GARCH模型(0.02～0.56和0.06～1.52);模拟结果能够保持日径流序列自相关系数(ACF)的变化趋势,且随滞时的增加,实测序列与模拟序列的ACF差距减小。文中模型扩展了水文随机模拟方法,可为日径流模拟...     

Complex patterns of phosphorus delivery in the Lake of the Woods watershed

Lake of the Woods (LoW) is a large, transboundary lake that continues to experience harmful algal blooms despite large declines in phosphorus (P) inputs from point sources. Tributary runoff is considered the largest source of P to the lake; however, there are few monitoring data within the Canadian portion of the basin (～60% of total area), to guide management. To address this gap, we monitored five rivers of contrasting land use within the lower Rainy River region, an acknowledged “hot spot” of P delivery in the basin. Total P (TP) concentrations were consistently high at all five rivers (volume-weighted range: 19–215 μg/l) despite differences in agriculture across sites (7–27%), suggesting ‘natural’ background P levels are high in this landscape. Furthermore, TP concentrations were strongly correlated with total suspended sediment and geogenic metals, iron (Fe) and aluminum, and TP was especially high during events (>400 μg/l) indicating erosion is an important source of P delivery. However, equally high TP and Fe during periods of slow, stagnant flow in the summer and under winter ice suggest erosion is not the only source of P. Instead, we suggest redox release of P from streambed sediment is also important. This observation is significant, because internal P release within the tributaries, especially during the summer could ‘seed’ downstream algal blooms. The strong sensitivity of TP to both high and low flow conditions indicates that frequent, all-season, multi-year measurements are needed to understand the mechanisms of P delivery in this basin.     

金沙江流域石鼓断面上游水汽含量与降水量特征

在流域尺度上研究水文循环过程中的水汽含量和降水量,为流域综合治理和水资源开发利用提供依据。基于ASTER GDEM V2地形数据、ERA-Interim逐月再分析资料及降水资料,研究金沙江流域石鼓断面上游上空水汽含量和降水量的时空分布特征,并讨论两者的相关性。研究表明：研究区上空水汽含量由南向北、由东向西呈递减趋势,西南部呈斜倒“U”型,东南部呈正“U”型;多年平均降水量自西北向东南逐渐增加;年平均水汽含量和降水量呈现上升趋势,四季水汽含量和降水量从大到小均依次为“夏、秋、春、冬”,多年平均月水汽含量和降水量为单峰型分布;年平均水汽含量同降水量之间为弱相关关系,各季节相关性差异显著,逐月相关性更具有指导意义。