森林植被改善对鄱阳湖流域径流和输沙过程的影响

以河流基流为切入点,研究流域植被调节径流、水土保持等微观作用影响大中型河流湖泊径流过程和水沙过程宏观效应的机理。鄱阳湖流域60年来天然降水没有发生趋势性变化。流域森林覆盖率由34.73%上升到63.00%,植被质量改善,赣江等入湖河流基流增加83 m~3/s,河流输沙量减少。2000年以后和2000年以前相比较,枯水期降水径流系数增大,年流量过程平坦化,一定程度上减小洪灾风险,有利于水资源利用和生态环境保护。2001年以后进入鄱阳湖泥沙平均每年减少1 007×10~4t;出湖泥沙增加314×10~4t。因此,鄱阳湖入江水道由淤积转变为冲刷,但出湖流量过程没有趋势性变化。     

基于动态朴素贝叶斯分类器的明渠水华风险评估模型

水华风险不仅是水利工程规划时需要考虑的环境问题,也是水利设施运营时不能忽视的监测项目。为了提高明渠水化风险等级预测的准确率,针对水华成因的不确定性和发展的时序性,基于动态朴素贝叶斯网络分类器提出一种应用于明渠的水华风险评估模型。模型用水华风险等级结点对应藻叶绿素a(Chla)的浓度,并考虑了9项影响水藻生长的因素。采用主成分分析法,处理专家咨询结果,进行参数的设计。在苏州河道北门桥2011年6月初至9月初观测的53例连续监测数据上,与基于朴素贝叶斯网络分类器的评估模型进行比较实验。混淆矩阵显示对中等风险情况的预测识别率提高了15.625%,单尾配对t检验表明在显著性水平0.05时,两模型预测识别率差异显著。考虑了时序特征的基于动态贝叶斯网络分类器的评估模型对明渠中等水化风险的预测识别率提高显著。     

近40年来中国西北内陆5个典型湖泊面积变化遥感分析

在全球气候变暖的背景下,研究中国西北内陆地区湖泊的面积变化不仅对水资源管理和可持续发展战略有着重要意义,也为评价气候变化与人类活动对湖泊的影响提供参考。以中国西北内陆区5个典型湖泊为研究对象,利用1970-2015年的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像数据,利用归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)和改进型归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)分别提取5个典型湖泊边界并获取湖泊面积,同时利用5个典型湖泊周边的气象站降雨量、蒸发量等气象数据,尝试分析湖泊面积发生变化的原因。结果表明:红碱淖近30年来面积呈减小趋势,入湖河流拦蓄和煤炭地下开采等是导致面积减少的原因;博斯腾湖近40年来的面积呈先增加后减少的趋势,其面积变化主要受地表径流和积雪融水的影响;呼伦湖近40年来面积呈减少的趋势,其面积变化主要受入湖径流量的影响;贝尔湖近30年来呈相对稳定的趋势,其面积变化主要入湖径流量的影响;青海湖近40年来面积呈现先减小后增大的趋势,其面积变化主要受区域降水和入湖径流量的影响。     

基于Bagging集成学习的水华预测方法研究

随着经济社会的高速发展和工业化建设程度不断提高,水环境问题已经严重影响甚至威胁了人类的健康。近年来,国家大力推行水环境的预测预警,许多专家学者利用人工神经网络等智能方法在富营养化评价及水华预测中得到了较为广泛的运用,也取得了一定成效。然而,人工神经网络的性能受到样本训练算法等方面的影响,在选取合适的神经网络模型、算法以及设置参数麻烦、耗时。随着问题复杂程度的增加,单个网络的隐层节点数将增加很多,训练时间将大大增加,从而造成训练困难。且由于训练过度或不够,往往导致泛化能力较差。为解决此问题,本文在对湖库水华形成机理深入分析的基础上,建立了BP网络的水华预测模型,并利用Bootstrap采样技术获取不同的数据集,分别训练多个BP网络,最终将多个网络进行集成用于建立太湖流域水华预测模型。通过基于Bagging算法的集成学习,可以对样本包含的信息进行充分挖掘,更全面的刻画因素之间的相互联系和变化规律。实验表明基于Bagging算法的BP网络集成模型预测结果与单个BP网络模型预测结果对比,具有较高的预测能力,从而获得了相对理想的预测效果。     

基于互信息的湖泊日水位预测——以西洞庭湖为例

鉴于传统的湖泊水位预测在输入因子选择时具有一定的盲目性,以西洞庭湖为例,利用基于互信息的输入因子选择法建立了日水位预测模型。按河流生态功能将水文年划分为枯水期、汛前涨水期、汛期、汛后退水期4个时期,然后分期计算影响湖泊日水位的自变量与日水位的互信息,并引入广义相关系数将互信息归一化,选出各时期互信息最大的自变量因子作为模型的输入变量。经过模型计算与数据分析可得:F检验结果显著,回归值与实测值的相关度高,剩余标准差小。由此证明用互信息筛选出的因子作为模型的输入变量能取得较好的精度并在实际中易于操作。     

三峡水库香溪河库湾水华水动力调控初步研究

针对三峡水库蓄水运行后支流库湾春季水华频现问题,利用CE-QUAL-W2模型建立了香溪河-三峡库区整体立面二维水动力数学模型,对三峡水电站不同开机数量和春季不同水文条件下的香溪河库湾流速进行了数值模拟。计算结果表明:香溪河上游来流量较小时,滞留区表层流速小于香溪河库湾水华的临界流速0.05 m/s;而香溪河上游来流量增大到合适的值时,香溪河滞留区表层流速可大于0.05 m/s;仅利用三峡电站小幅度日调节对支流库湾流速的改善效果十分有限,而利用干支流水库对香溪河库湾流速的联合调控效果明显,可控制三峡水库香溪河库湾水华爆发。     

基于组合赋权的湖泊健康评价物元分析模型

湖泊生态系统的健康是人与自然和谐相处及可持续发展理念的重要体现。通过建立湖泊健康评价物元分析模型,并改进其指标权重的计算,以离差平方和准则将层次分析法、熵值法及主成分分析法3种赋权方法取得的权重结合得到最优组合赋权,应用到某地5个湖泊进行湖泊健康评价。根据当地湖泊具体情况,选取12个详细指标建立评价体系与评价标准,通过模型计算得出结果显示5个湖泊中4个湖泊评价结果为优,一个评价结果为良,湖泊总体健康状况良好。因此该模型用于湖泊健康评价是非常有效的。     

浅水湖泊水生态数学模型研究及应用

该文针对珠三角感潮浅水湖泊水环境模拟问题,在二维水流-污染物输移耦合数学模型基础上,结合WASP(water quality analysis simulation program)水生态数学模型原理,考虑溶解氧、氨氮、硝酸盐氮、有机氮、无机磷、有机磷、碳生化需氧量和叶绿素a等8个水质变量及其相互作用的溶解氧平衡子系统、氮循环子系统、磷循环子系统和浮游植物动力学子系统,建立了浅水湖泊水生态数学模型。通过室内实验系统模拟了珠三角某典型感潮人工湖泊外江来水营养条件对蓝藻生长的影响,确定了蓝藻生长速率等关键模型参数,并模拟了湖泊不同换水方案下叶绿素a的时空分布规律,为控制湖泊水体富营养化、预防蓝藻水华爆发提供科学依据。     

鄂东南沿江湖区“灌江纳苗”的认知度调查

本文对拟开展＂灌江纳苗＂工作的目标湖区进行实地调查和深度访谈,调查了大冶湖、网湖、海口湖、朱婆湖四个不同通江湖泊受访人群对＂灌江纳苗＂的知晓率和支持率,并采用问卷调查的方式研究了四个目标湖泊养殖鱼类年产量的变化情况以及四湖受访人群对养殖鱼类品种了解程度。结果显示,在目标湖区开展灌江纳苗工作有一定的群众基础,但也存在一定的工作难度;目标湖区的经济鱼类品种在减少,实施灌江纳苗工作已迫在眉睫。     

基于GF卫星解译巴丹吉林沙漠湖泊水量变化

遥感技术作为科学、快速、大面积调查监测手段,在湖泊演化、动态变化研究中应用广泛。通过解译国产GF-1、GF-2卫星遥感影像信息,结合实地勘测,解译了巴丹吉林沙漠110个湖泊地质历史时期与现代的湖面高程和边界,总结了湖泊萎缩规律,估算了两期水量变化。结果显示:湖面高程平均降低9.76 m,面积共减少61.052 km~2(占古湖总面积的75.49%),湖泊群水量共减少4.9亿m~3,说明湖泊萎缩程度高,沙漠干旱化趋势明显;研究区古、今地下水等水位线均表现出东南高、西北低的宏观特征,反映了古、今沙漠区地下水相同的补给来源与径流条件;基底凹陷区湖泊萎缩程度较低(如苏木吉林湖),基底隆起区湖泊萎缩程度较高(如雅布赖山前湖泊),萎缩程度的差异性受区域构造基底的控制与影响。