基于改进方法的承德地表水环境质量评价

为客观反映地表水水质状况,采用层次分析法和熵权法组合赋权以及加权平均综合评价原则改进模糊综合评价法,并与单因子评价法、内梅罗指数法、传统模糊综合评价法进行比较,评价承德地区地表水环境质量。结果表明:2021年承德地区地表水水质有明显的时空差异性,除7—9月的部分断面水质为较差外,其余断面水质均在Ⅰ~Ⅲ类;影响承德地区地表水水质的主要因子为COD_(Mn)和TP;单因子评价法和内梅罗指数法无法反映整体水质状况,改进的模糊综合评价法相较于传统模糊综合评价法兼顾了各污染因子间相互作用,并弱化了个别水质指标对评价结果的影响,且能够对同一类别水质进行排序,更适用于承德地区地表水环境质量评价。

阜阳市幸福河湖评价及障碍因子识别

从水资源供给、水资源利用、水环境治理、水生态环境、水经济发展5个方面出发,选取15个指标建立了幸福河湖评价指标体系。基于熵权法和TOPSIS模型对阜阳市2012—2021年的幸福河湖情况进行了综合评价,采用障碍度模型识别了影响阜阳市幸福河湖的障碍因子。结果表明:阜阳市的幸福河湖建设情况在2012—2021年呈逐步增长趋势,影响幸福河湖的主要因素是水资源量、水资源利用及水生态环境情况。据此,结合阜阳市的水资源对经济发展的承载能力等方面,提出了优化阜阳市幸福河湖建设的建议。

基于冗余分析的成都市府河缓冲带土地利用对水质的影响

土地利用是影响河流水环境质量的重要因素之一。然而,大型城市河流缓冲区的土地利用类型及组成对河流水质的影响方式仍不清晰。选取成都市中心城区的府河及其支流作为研究对象,设置17个水质监测断面,于2018年1月—2019年12月对COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP 3个水质指标开展连续监测。同时,还获得了相同时段内的降水数据和基于高分卫星(GF-1)影像解译的土地利用数据。在此基础上,利用空间分析以及冗余分析方法,探讨河岸缓冲区内土地利用结构、组成对府河及支流水质的影响。研究结果表明:选取河段从上游到下游的COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP浓度均呈增加趋势,这3类污染物在上游第一个监测断面浓度依次为1.73、0.26、0.06 mg/L,到下游最后一个监测断面浓度为2.59、0.97、0.15 mg/L。相对于干流,府河支流污染物浓度无明显空间分布特征。从时间上看,6—9月水体中各污染物浓度相对较高。基于冗余分析的结果发现,在河段2 000 m缓冲区范围内的土地利用类型对水质的影响最明显,校正后的解释度达57%,表明河段内污染物质主要源于此区域。该范围内,建设用地与其他生产用地可能是COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N的主要源区,农业用地是TP的主要来源,生态用地对于COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N具有一定的吸收分解作用。但是,研究区生态用地以园林绿化用地为主,需要施用磷肥,可能成为水体TP的重要贡献源。因此,合理规划河流2 000 m缓冲范围内的建设用地与生态用地比例,控制园林绿化用地的施肥用量,是保障成都市城市河流水环境安全的重要途径。

我国城市地表水中微塑料特征、生态风险及来源分析

近年来,城市地表水体中的微塑料污染引起了诸多关注。对我国城市地表水中微塑料的特征、生态风险及其来源进行综述的结果显示,受地理位置、环境条件、经济发展和垃圾管理能力的影响,我国城市地表水中微塑料的分布呈现出空间异质性,丰度为10.88~713500个/m^(3),以小于1 mm的小尺寸为主(66.8%),并普遍以纤维形式存在(51%)。以此为基础进行生态风险评估,其中微塑料污染负荷指数(L)评估结果为30%低风险,52%中到高风险,16%极高风险;化学毒性危险指数(H)评估结果为26%低风险,中、高风险均为36%;潜在生态风险指数(E_(r)^(i))评估结果均为低风险。微塑料的源汇分析表明,微塑料的来源受人类活动影响较大,生产生活过程均可能向环境释放微塑料。研究可为评估和管理城市地表水中的微塑料生态风险提供支撑。

祖厉河水生生物群落结构特征及多样性评价

大型底栖动物及鱼类是河流水生态健康评价的主要物种,针对祖厉河水生生物现状底数不清、生物群落结构不明现状,选取干流及最大支流的5个水文断面对大型底栖动物和鱼类进行监测,分析其组成、密度及生物量,采用香农-威纳多样性指数和BMWP指数对其多样性分布格局、时空分布特征进行评价,并探索分析了水生生物多样性与水质环境的相关性,为祖厉河生态保护治理提供技术支撑。调查结果显示,大型底栖无脊椎动物28属种,隶属于3门3纲,其中,节肢动物24属种,占总种数的78.57%,为优势种。鱼类种数较少,共有7种,均隶属于鲤形目,斯氏高原鳅为优势种。从水生生物香农-威纳多样性指数来看,祖厉河大型底栖无脊椎动物的多样性为中等,BMWP指数为较差,而鱼类多样性总体较差。干流和支流的大型底栖无脊椎动物都呈现上游大于下游、夏季大于秋季的趋势。祖厉河支流的鱼类较干流较多。同时,水生生物多样性与水质环境相关分析显示,水温、高锰酸钾指数、氨氮、总氮、总磷、溶解氧是影响底栖动物群落结构及生物多样性的主要驱动因子;鱼类的种类数与氨氮呈显著性负相关(p>0.05),水温与香农-威纳多样性指数呈显著性负相关(p>0.05),由于鱼类种数较少,相关性显著不明显。

基于两种评价方法的内蒙古哈素海水环境质量评价分析

为明确哈素海水质状况,推进内蒙古黄河流域生态保护和高质量发展,2021年夏季(7月)和秋季(10月),对哈素海六个监测点的水环境进行调查研究,并采用单因子评价法和模糊综合评价法分析其水环境质量和影响因素。结果表明,哈素海夏季单因子评价法各监测点水质为Ⅴ类及以上,秋季各监测点水质为Ⅳ类或Ⅴ类;哈素海夏季模糊综合评价法各监测点水质为Ⅴ类或以下,秋季各监测点水质为Ⅲ类或Ⅳ类;两种方法均表明哈素海秋季水质优于夏季。夏季后河进水口和东南湖区的水质较好,秋季黄河进水口的水质较差,且总氮、总磷是影响哈素海水质的主要因素。研究表明,单因子评价法和模糊综合评价法对哈素海水质类别评价有差异,模糊综合评价法得到的水质等级优于单因子评价法,但总体趋势基本一致,建议采用两种方法联合评价哈素海的水质。

一种基于多分类器和证据理论融合的水质分类方法

针对单分类器对不同水质类别识别不均衡、水质分类准确率较低、适应性较差的问题,提出一种基于多分类器和证据理论融合的水质分类方法。选取深度神经网络分类器、改进支持向量机分类器和贝叶斯分类器3种分类器,通过全概率公式构建信度函数,基于证据理论对信度函数进行融合,获得多分类器融合模型。从国家地表水水质自动站发布的2022年3月1—22日水质数据中选取3 558条数据为样本集,采用DNN水质分类模型、PSO-SVM水质分类模型、贝叶斯水质分类模型和多分类器融合模型对待测样本进行测试。结果表明:多分类器融合模型对水质类别判定的平均准确率、精确率、召回率和F1值分别为94.2%、93.8%、94.2%和94.0%。相较于DNN水质分类模型、PSO-SVM水质分类模型、贝叶斯水质分类模型,多分类器融合模型准确率分别提高5.6%、9.8%和13.6%,精确率分别提高5.2%、10.0%和10.9%,召回率分别提高5.6%、9.8%和13.6%,F1值分别提高5.4%、10.2%和12.3%,多分类器融合模型在水质分类方面的准确性和适应性更高。

基于模糊综合分析法的引调水工程水质响应关系分析

为提升引调水工程的环境改善效果,须对水体的自身连通水平、水质现状、水环境主要影响因子进行分析。以太湖流域跃进联圩为研究对象,利用图论连通度理论对研究区域静态基流连通性进行评价,探索圩内水系连通性的空间差异及变化特性。同时,开展短期引调水实验,结合模糊综合分析法评价引调水带来的圩内水质变化情况及规律,研究圩内水环境和水系连通性的响应关系。结果表明,模糊综合评价法在引调水环境改善分析中具有适用性,可实现对圩内各监测点位水质变化的全面分析;水体流动性是影响圩区内水质的重要环境因素,高锰酸盐指数是导致圩内水质恶化的主要影响因子。引调水工程对圩区水环境具有一定的持续改善性作用,但对基流连通性较差的区域,改善效果有限。

基于生态完整性的水生态健康评价研究综述

系统回顾了水生态健康定义和内涵的发展历程,梳理了水生态健康评价中构建评价指标体系常用的模型和方法,指出基于生态完整性的水生态健康评价指标体系在指标分类上更加科学全面、工作流程上更加清晰、实用性与可操作性更强,分析了基于生态完整性的水生态健康评价主要难点,包括指标与基准的选取、指标权重的分配、压力源的识别以及评价的准确性,以期提供更加清晰的水生态健康评价相关概念,为水生态保护和恢复成效评估提供决策支持。

改进的FA-FCE模型在矿井水质评价中的应用

酸性矿井水会对水环境造成严重污染,对遭受污染的矿井水质进行评价是矿山环境保护与治理的重要前提。因此,以贵州省内的酸性矿井水分布区为研究区,采用因子分析(FA)、模糊综合评价法(FCE)和加权平均法,并引入级别特征值构建了FA-FCE水质评价模型,对矿井水质和水环境质量进行综合评价。结果显示,所评价的水样中V类水的占比达到70.37%,水质整体偏向于V类水,各地区的平均级别特征指数均大于2,矿井水水体环境遭受污染的程度较高。相较于传统的评价模型,文中提出的水质评价模型在选取评价指标及权重分配等方面有显著的优势,并综合考虑了所有评价指标在整体评价中的影响,使得评价结果更加科学合理。

叶顶间隙对蜗壳式混流泵流动特性影响研究

采用计算流体力学(CFD)数值模拟技术,研究了蜗壳式混流泵在不同叶顶间隙下的水力性能及内部流动特性。通过对流场、涡流和压力分布的分析,揭示了叶顶间隙变化对泵装置扬程、效率及运行稳定性的影响。结果表明,随着间隙尺寸的增大,混流泵的整体效率逐渐下降,且对大流量工况的影响尤为显著。同时,叶顶间隙的增大会导致叶轮区域泄漏涡的增强,影响泵的运行稳定性。

2021年某市城乡饮用水水质状况分析

为系统了解某市饮用水卫生基本状况。对某市城乡50个监测点的出厂水、末梢水和传统水箱式二次供水水样的色度、pH和耗氧量等水质常规指标进行检测;重点对各区县14个监测点的出厂水及对应末梢水水样的重金属、卤代烃和农药残留等水质非常规指标进行监控。结果表明:某市的城市饮用水合格率为93.2%(137/147),农村饮用水合格率为92.2%(595/645)(χ^(2)=0.154,P>0.05);城市和农村的不同水样类型合格率差异均具有统计学意义(P<0.05,P<0.05);水质非常规指标均未超标;基于31项指标可以对不同水样类型进行判别;基于6种重金属元素可以对不同水源进行判别。某市农村水质量亟待提高,重视其潜在的健康风险,以保障生活饮水卫生安全。

黄河流域城市群水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,如何科学揭示大尺度缺水型流域城市群水资源利用与经济发展之间的脱钩关系,是黄河生态保护和高质量发展的重大战略管理需求,也是水科学与经济学交叉学科的研究难点.本文发展了基于三维水资源生态足迹和Tapio弹性指数的耦合脱钩模型方法,辨识黄河流域城市群2010-2020年水资源生态足迹时空变化格局及其水资源可持续利用水平,从广度和深度多个维度定量揭示了黄河流域城市群水资源利用与经济发展的脱钩状态.结果表明:(1)2010-2020年黄河流域兰西城市群具有最大的水资源生态足迹广度和最小的水资源生态足迹深度,平均值分别为570.73×10^(4)hm^(2)和1.25;宁夏沿黄城市群则具有最小的水资源生态足迹广度和最大的水资源生态足迹深度,平均值分别为2.01×10^(4)hm^(2)和567.05.(2)黄河流域水资源可持续利用水平最强的是山东半岛城市群,相对较低的是宁夏沿黄城市群.(3)水资源生态足迹广度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为49.68%和36.13%,水资源生态足迹深度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为41.29%和34.03%,二者均未达到最佳脱钩状态.研究显示,为提升黄河流域水资源可持续利用水平,水资源生态足迹广度与GDP弱脱钩、水资源生态足迹深度与GDP强脱钩是最佳状态.

太湖沿岸浅水湖泊生态修复过程中生态系统健康评价

为评估生态修复过程中太湖沿岸浅水湖泊的生态系统健康状况,于2022年对金墅港圩地水体进行了调查.构建了水生态健康综合评估指标体系,由目标层、准则层、指标层构成.其中,准则层由功能性、完整性、稳定性3项组成,指标层由综合水质、营养状态等14个大项参数和pH值、温度、溶解氧等28个小项参数构成,采用层次分析法分别确定了准则层和指标层的权重系数,再使用比值法统一量纲.结果表明,在生态修复过程中,功能评价指数在秋季达到最高,完整性评价指数在秋、冬两季优于春、夏两季,稳定性评价指数在夏季最高,有70%的点位处于“健康”水平,水生态健康综合评价指数持续上升.说明生态修复工程有效地促进了水生态系统的重建与恢复,这不仅对后续的修复和管理有重要意义,而且能为其他湖泊的水生态修复和评价提供借鉴.

基于不同评价方法的小浪底水库水质分析及来源解析

水质评价是水生态系统保护和水污染治理的重要基础。为探究小浪底水库不同水期水质特征,于2021年对3个断面的15个水质指标进行监测与分析。采用三种方法对研究区水环境质量进行评价,厘清水质变化规律,确定最佳的评价方法,探讨不同水期影响水质的关键环境因子并解析其来源。研究表明:库区水质总氮浓度超出地表水Ⅴ类标准,其他水质指标均达到Ⅲ类标准及以上;三种方法受指标权重影响,评价结果存在差异,综合比较与分析,确定基于TOPSIS的信息加权和排序法更适用于评价研究区水质状况;相关性分析表明,不同水期影响水质的环境因子及其来源不同,枯水期受人类活动影响,平水期水质变化与上游输入有关,丰水期受降水和水动力条件影响显著。研究结果可为小浪底水库的水环境治理提供科学依据,为库区水质评价提供新的思路。

芜湖内河水环境重金属分布特征及健康风险评价

为明确芜湖内河水体中重金属健康危险程度,以芜湖内河为研究对象,选取芜湖3条典型城市河道设置采样断面,对样品中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn这6种重金属进行测试分析,使用健康风险模型评价重金属对人体健康风险。水样分析结果表明:研究区重金属Mn、Ni超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准,Cr、Pb有部分点位超过Ⅲ类水标准。主成分分析结果表明:Cu、Ni、Mn和Zn由工业和生活源控制,Pb属于交通源因子,Cr是自然地质背景和人类活动因子。健康风险评价结果表明:6种重金属不存在非致癌风险,汇成河道和中山南路河道存在非致癌风险,直接摄入途径下,重金属Cr和Ni存在致癌风险。该研究结果可为芜湖城市内河水体重金属污染防治和居民生活安全用水提供措施和建议。

基于时空融合算法的水体叶绿素a反演研究

为了准确反演水体中叶绿素a浓度,以黄柏河东支流域为例,采用STNLFFM时空融合算法,对2017年GF-4和Sentinel-2反射率数据进行融合,以重构Sentinel-2影像的时间序列数据,并对应用算法前后获取的水质参数-光谱特征响应关系建立多元线性回归模型,比较模型对叶绿素a的预测效果以验证时空融合算法的可行性,利用重构后影像光谱特征与水质参数的响应关系建立人工神经网络模型,反演2017年黄柏河东支流域各水库水体叶绿素a浓度。结果表明:利用时空融合算法生成的影像接近真实影像,提高了多元线性回归模型预测叶绿素a的效果,R2从融合前0.659提高至融合后0.844,且基于时空融合算法获取的水质参数-光谱关系建立的人工神经网络模型模拟精度较好,R2和MRE达到0.925和9.461%,反演的叶绿素a浓度空间差异性明显。证明了时空融合算法在水质参数反演过程中具有较好的应用前景。

基于改进CRITIC-熵权法组合赋权模型的西藏高原河湖健康评价

河湖健康评价对于保障水资源安全、促进可持续发展具有重要意义。采用改进CRITIC-熵权法组合赋权模型,计算了高原河湖健康评价体系的指标权重,并对尼洋河和扎日南木错进行了评价。评价结果显示,尼洋河的健康等级为“健康”,准则层权重大小依次为社会服务功能、“盆”、“水”、生物;扎日南木错的健康等级为“非常健康”,准则层权重排序为“水”、“盆”、生物、社会服务功能;评价结果表明,尼洋河的河岸带植被宽度、岸线稳定性较低,扎日南木错则在岸线自然状况、大型底栖动物生物完整性和湖泊营养状态等方面仍需改进;最后,河湖对尼洋河和扎日南木错的保护和管理提出若干建议。

河流健康概念及诊断方法辨析

受人类非理性活动的影响,河流生态的结构和功能不断退化,其健康问题也日趋严重。因此,对河流的健康状况进行诊断与分析,是河流生态管理的必然需求。本文在调研国内外众多河流健康研究文献的基础上,剖析河流健康概念及内涵,总结河流健康评估指标与方法,识别影响河流健康的主要因素,从而有望为河流健康问题诊断与评估提供理论支撑和技术指导。

三峡库区多时空尺度土地利用和景观格局对水质的影响

为了探究三峡库区水质对不同尺度的土地利用和景观格局的响应,基于三峡库区2019—2021年7个断面的水文与水质数据和2020年土地利用数据,分析了水质时空异质性、多尺度河岸带缓冲区内土地利用和景观格局特征,同时利用相关性分析和冗余分析(RDA)确定了土地利用和景观格局对水质指标的影响及最佳影响尺度,并采用偏最小二乘回归(PLSR)探究了最佳影响尺度下的关键影响因子。结果表明:三峡库区水质状况整体稳定,枯水期的水质优于丰水期,水质状况主要受到面源污染、支流汇入、磷矿产业和城镇化的影响;小尺度缓冲区内景观斑块破碎化较严重,但多样性较高,耕地是库区的优势景观类型,其破碎化程度的增加有利于水环境的改善;林地和草地在枯水期对水环境的净化作用优于丰水期,而水域是河流氮磷污染物的主要来源;整体上土地利用和景观格局对水质指标的解释能力在丰水期高于枯水期,且在300 m缓冲区尺度下解释能力最强,其中耕地、草地、水域和斑块密度(PD)是影响水质指标的关键变量。