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。     

R／S和Mann-Kendall法综合分析水文时间序列未来的趋势特征

讨论了R/S法和Mann-Kendall法用于水文时间序列分析存在的不足,提出综合了应用两者分析水文时间序列未来趋势特征的方法,以闽江流域竹岐站年径流序列为例进行了分析.结果表明,综合应用R/S和Mann-Kendall法能比较好地分析水文时间序列未来的趋势特征,也揭示了闽江流域中、上游地区年径流的未来有显著下降的趋势特征.     

基于多元统计分析的闽江水质时空变化特征

为全面评估闽江水质状况,识别水质时空变化特征,采用自组织映射神经网络(SOM)聚类对其19个监测断面8项水质指标进行时空聚类,并通过主成分分析(PCA)方法识别时空维度中主要污染物,分析时空背景下的闽江水质变化特征。分析结果显示:SOM网络将闽江水质变化周期划分为4月至11月和12月至次年3月2个时段,前时段水质优于后时段。将流域19个断面聚类为S1、S2和S3三类,S1代表闽江三大支流上游区域,水质优良;S2代表各支流中下游区域,作为主要的农林生产基地,水质主要受非点源污染影响;S3代表闽江下游区域,水质主要受城市生活污水和工业废水影响。PCA解析表明闽江中下游水质主要受氮磷控制。     

闽江流域水资源质量时空变化的系统分析及应用研究

该文基于56年的长时间序列水文、水质数据,采用数理统计分析、地理信息技术、模型模拟等技术与方法集成进行数据挖掘,开展闽江流域水资源质量时空变化的系统分析及应用研究。从闽江干流、支流、典型库区和主要水厂水源地全局与局部分析相结合,全面阐释了闽江流域水质时空变化特征;揭示了闽江流域水化学类型特征及其受岩石、降雨及人类活动影响的机制;探明了闽江主要水厂水源地水质变化规律;构建了可用于交接断面通量估算的分布式流域模型和土地利用-水质关联模型;建立了包括闽江流域基础信息查询统计、流域水质评价与流域模型成果展示等主要业务化模块的闽江流域水环境管理系统。     

基于Mann-Kendall法的径流丰枯变化过程划分

提出利用Mann-Kendall法,将已有径流时间序列划分为若干个时间序列,计算出每一个时间序列的U值,以U-t曲线的变化趋势来划分径流序列的丰枯变化过程;以闽江流域竹岐站和白山水库的径流序列为例进行分析。结果表明:闽江流域径流丰枯变化过程为1946-1996年,白山水库丰枯变化较闽江流域频繁,分别为1946-1966年和1967-1975年,且第三个丰枯变化过程还没有完成。由于Mann-Kendall法属于非参数检验,受样本的分布类型限制比较少、样本中可允许少量漏测值以及方法比较简单适用等特点,因此,Mann-Kendall法可以和应用差积曲线法划分丰枯变化过程的方法互为补充。     

汉江上游径流非一致性演变特征及频率分析

受全球气候变化及大规模人类活动的影响,导致流域径流产生变化,水文序列发生变异。基于汉江上游武侯镇、洋县、安康3个水文站点逐日径流数据,采用Mann-Kendall及Lee-Heghinan法进行非一致性检验,并将变异的水文序列进行基于趋势分析的非一致性水文序列修正计算,根据Pearson-Ⅲ频率分布曲线确定修正前后不同保证率设计值,以期为水利工程规划设计与管理提供参考。结果表明:3站年径流呈递减趋势,递减率自上游向下游递增,均有变异发生,且下游变异时间略滞后于上游,区间汇水是控制下游水量及突变的主要因素;武侯镇年最大日径流微弱增加,洋县与安康递减;经一致性修正,对应近期气候与下垫面条件下100年一遇洪水设计值较历史值变化显著。     

潭江水质时空变化特征及其驱动因子

为掌握潭江水质的变化特征,采用Mann-Kendall趋势检验以及水质综合污染指数等方法分析了潭江干流2001—2019年的水质年际变化特征,利用主成分分析方法识别了影响潭江水质变化的主导水质参数,通过相关性模型分析了影响水质变化的主要驱动因子。结果表明:潭江上游的水质最好但有一定的恶化趋势,下游的水质次之且无明显的恶化趋势,中游的水质最差恶化趋势也最为显著;主导潭江上游水质变化的水质参数是COD和BOD₅,中游为TN和NH₃-N,下游则是TN、NH₃-N 和TP;人口和森林覆盖率是影响潭江上游水质变化的主要驱动因子,而影响潭江中、下游水质变化的驱动因子除人口和森林覆盖率外,还包括GDP和水温;受人类因素的影响,潭江中、下游水质变化与自然驱动因子之间的关系有所改变。     

闽江流域水质时空分布特征及污染源解析

为了解闽江流域河流中的污染物来源和水质时空分布特征,利用2014年1月至2017年2月流域内20个监测断面的8项水质指标月均值监测数据,采用多元统计方法对水质的时空变化规律及其影响因素进行分析。结果表明:流域水质在时间上可划分为T1时段(4—12月份)、T2时段(1—3月份);T1时段水质较好,氨氮是主要污染物,污染源以农业污染为主;T2时段的主要污染物是氨氮和总磷。在空间上可划分为3个群组。S1组主要位于建溪下游、沙溪、大樟溪、闽江干流,水质最差,污染物以营养盐为主,耗氧有机物次之,污染源为福州、三明、南平市的工业废水、生活污水、农业和禽畜养殖污水;S2组位于沙溪下游、富屯溪,水质最好,污染物主要是面源污染中的营养盐污染,水体自净能力良好;S3组位于建溪中上游、富屯溪中上游,污染源主要是农业面源污染。研究成果可为闽江流域的污染治理和水质改善提供参考。     

漓江上游近年水质的趋势检验分析

根据2006—2015年漓江上游桂林水文站、灵渠水文站、大溶江水文站断面水质监测数据,选择高锰酸盐指数、氨氮和总磷3项水质指标作为参数,采用Mann-Kendall趋势检验法和Daniel趋势检验法对漓水上游水质变化趋势进行分析。结果表明:2006—2015年漓江上游水质状况良好,所选择的3个监测断面水质达标率较高,综合污染指数平均值总体呈下降趋势;桂林水文站断面的主要污染物指标均高于灵渠水文站、大溶江水文站断面,但均呈下降趋势,而灵渠水文站、大溶江水文站断面存在污染指标上升的情况,其中大溶江水文站断面的高锰酸盐指数和氨氮有明显的上升趋势。     

闽江下游感潮河段水污染特性分析

该文在对闽江下游南北港及河口段进行水文水质调查基础上,分析了入河污染物量、河口潮汐、上游径流大小对闽江下游感潮河段水质的影响,总结了闽江下游感潮河段水污染特性,并据此提出了保护闽江下游水质的建议,供参考。