基于系统动力学的南阳市水资源供需平衡分析

利用系统动力学模型定量模拟了南水北调中线工程渠首所在地南阳市的水资源供需情况,并在分析水资源供需平衡影响因子的基础上,假定了传统发展模式、强调经济增长的发展模式、经济发展与环境相协调模式等3种南阳市社会经济发展模式,对未来水资源的供需平衡状况进行分析。结果表明,按照传统发展模式,未来几年南阳市将面临严峻的水资源短缺形势;强调经济增长的发展模式则会使水资源短缺问题进一步加剧;在协调型模式下,水资源供求矛盾最小。指出为解决水资源供需矛盾、保障南水北调工程的供水安全,必须尽快转变经济发展方式,依靠节水投资、科技进步、水资源管理等手段来提高水资源利用率,从根本上减少水资源需求量,维持水资源供需平衡和社会经济持续健康发展。     

黄河泥沙对氮迁移转化的影响及环境效应

黄河具有高泥沙含量的特点,泥沙对营养元素和污染物的迁移转化具有重要的影响。含氮化合物是我国河流的主要污染物之一,是国家重点防控污染物,是影响河流水体健康的重要因素。本文基于实验室模拟实验和野外采样研究成果系统综述了泥沙对河流氮迁移转化的影响及其环境效应。重点分析了(1)黄河水体含氮化合物的时空分布特征及来源;(2)含氮化合物的悬浮泥沙-水界面过程以及悬浮泥沙对氮转化过程的促进作用;(3)悬浮泥沙含量和粒径等对有机氮降解、硝化作用、反硝化作用、耦合硝化反硝化作用以及厌氧氨氧化作用的影响;(4)泥沙对温室气体N_2O产生和排放的影响,以及(5)水沙条件变异对氮迁移转化作用的影响。研究结果可为气候变化和人类活动双重作用下河流氮污染治理以及温室气体的排放控制提供科学依据。     

浅水湖泊叶绿素a浓度模拟北大核心CSCD

叶绿素a是湖泊初级生产力评估、富营养化控制与水生态修复的重要指标。本研究通过野外调查采样,分析了浅水湖泊白洋淀春、夏两季11个样点12个水环境参数的时空分布特征,构建了广义可加模型,探讨了叶绿素a与水环境因子间的相关关系。结果表明:白洋淀强人类活动扰动区水环境因子时空异质性明显,叶绿素a浓度与总氮、硝酸盐氮、氨氮、溶解氧、透明度及磷酸盐含量显著相关,其中总氮、氨氮、透明度及磷酸盐是影响叶绿素a含量的最关键环境因子;所构建的广义可加模型最优模型对叶绿素a含量的解释率为98.9%,基于实测数据的验证结果表明模型可靠。研究结果可为白洋淀藻类生长、水华防治及水环境保护提供理论参考。     

大数据在我国生态环境监测与评价中的应用与问题

本文首先论述了大数据的内涵及与生态环境监测有关的大数据特点,阐述了我国生态监测中长期定位观测、卫星遥感技术、无人机技术、物联网技术的应用,生态环境评价中大数据在生态环境质量、生态脆弱性、生态安全和生物多样性评价中的应用,分析了大数据在生态监测与评价中存在的问题,最后归纳总结了大数据在生态环境监测与评价中的发展趋势。     

水资源承载力评价的Logistic集对分析模型及其应用

在水资源危机日益加重的大背景下,采用基于线性隶属函数的水资源承载力评价模型处理复杂的实际问题时,往往对指标值变化的敏感度不高,迫切需要对现有研究模型进行改进。所以研究引进Logistic理论,提出一个用于水资源承载力评价的新模型——Logistic集对分析模型,并将该模型应用于吉林省2007—2016年的水资源承载力评价。评价结果显示:吉林省水资源承载力等级在较低和中等之间波动;与线性集对分析模型相比,Logistic集对分析模型能更加合理地考虑指标值的分布对水资源载荷的影响,同时评价结果又能在一定程度上反映指标值的分布,说明该模型是可靠和有效的。     

基于 STELLA 的水资源供需系统模拟和预警分析——以山东省为例

科学预测区域水资源供需变化并提出合理的应对方案对区域可持续发展有重要意义,但现有研究多未合理考虑区域的生态需水量。本文以山东省水资源供需系统为研究对象,考虑城市生态建设及河流生态需水,利用系统动力学软件STELLA模拟预测了山东省2015-2030年水资源供需状况的动态变化,利用支撑度构建水资源短缺预警等级,并进行预警分析;基于敏感性分析结果从重视经济、节水、开源、综合协调4个角度提出发展应对方案。结果表明:当前山东省生态缺水严重,至2030年水资源供需差额将达90×108m3,并有10×108m3会影响到当地生产生活,全省将处于Ⅲ级缺水状态;重视经济和节水型方案均不利于山东省可持续发展,而综合协调型方案将建立兼顾社会经济与生态环境的水资源利用模式,为缓解水资源供需矛盾、优化水资源配置提供科学依据,对水生态文明建设也具有重要意义。     

北京市凉水河物理栖息地完整性评价

针对城市河流强人为干扰特征,从横向完整性、纵向完整性和垂向完整性3个维度选择了10个评价指标,引入信息熵对传统的灰色聚类评价方法进行改进,构建城市河流物理完整性评价指标体系。利用该方法对北京市凉水河物理栖息地完整性开展了评价,结果表明在监测的21个采样点中评价结果为好、较好、一般和较差的比例分别为19.1%、23.8%、33.3%和23.8%,造成凉水河物理栖息地完整性较差的指标依次为生态流量满足率、纵向连通性指数和河流蜿蜒度。导致凉水河物理栖息地完整性较差的突出原因为生态流量满足率低、闸坝较多及土地利用不合理,其中闸坝出现的周期性与物理栖息地变差的周期性相一致。     

流域水环境中雌激素与医药品的检测及其生态毒性

人与动物排出的雌激素与医药品在污水处理系统中得不到有效降解,而其痕量存在于流域水环境中对水生生态系统构成潜在威胁。关于流域水环境中雌激素与医药品的研究主要集中于检测技术、检出浓度、迁移转化、降解机理以及生态毒性等方面,在此基础上探讨了今后的研究趋势,并指出同时测定多种痕量物质的检测技术、雌激素与医药品的生态毒理效应以及风险评价体系的建立、小尺度污染问题转化为流域大尺度污染控制研究等方面,将成为今后的关注热点。     

混沌高效遗传算法在马斯京根模型参数优选中的应用

本文利用混沌映射的遍历性和实编码遗传算法的全局优化性,通过在遗传进化过程中加入混沌变异操作,在变量的定义域内投放混沌初始群体,用优秀个体群来逐步缩小搜索空间,提出了求解马斯京根模型参数优选问题的一种新方法——混沌高效遗传算法（CHEGA）。应用该方法对5个经典非线性测试函数进行了仿真,在收敛速度和全局优化方面好于现有的简单遗传算法和改进的遗传算法。并将CHEGA用于求解实际马斯京根水文模型参数优选问题。与实编码加速遗传算法、传统非线性规划方法等相比,CHEGA可以遍历到整个区域的内部和边界,较好的保持了种群的多样性,精度高、收敛速度快,对求解实际水文模型参数优选问题非常有效。     

华中多雨人口密集型流域洪水预报

建立一个集总式水文模型，即基于蓄满产流的三水源新安江模型，模拟抚河流域1981—1995年的18次暴雨洪水过程；采用马斯京根分段连续算法计算河流洪水演算和水流过程线；然后将所有水流过程线线性叠加，确定水流和洪水过程；利用日尺度数据和洪水频率数据对模型进行参数率定。结果表明：该模型在现场洪水模拟中的平均确定系数为0.911，模型校准的平均径流深度误差为4.73%，验证的平均径流深度误差为8.21%，三水源新安江模型可以被应用于抚河流域的洪水预报工作中。该研究为我国中部多雨地区的洪水预报研究提供了有益的参考。