近50年滇池流域汛期降水时空演变特征分析

以滇池流域1970—2020年汛期(5—10月)降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用Mann-Kendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结果表明:(1)近50年来,滇池流域汛期降水总体呈减少趋势,中部地区降水呈增加趋势,盘龙江上游的松华坝水库以上区域及南部地区降水呈减少趋势;(2)汛期降水年际变化存在31 a的主周期,中部主城区降水集中度高于南部地区;(3)汛期降水的中心整体呈现向东部、南部方向偏移的态势,且移动趋势显著;(4)滇池流域旱涝频发,尤其盘龙江中段昆明主城区为旱涝多发区。该成果对滇池流域水旱灾害防御及水资源管理具有参考意义。

滇池补水工程入湖盘龙江河道水质演变特征及其驱动因素分析

盘龙江作为牛栏江-滇池补水工程的入湖清水通道,其水质状况对牛栏江来水改善滇池的水生态环境成效具有重要作用。针对近年来盘龙江城区段雨季污染物浓度超标、沿程污染物浓度不断升高、年际间水质波动较大等问题,利用单因子评价法、改进后的加拿大水质指数法(CCME-WQI)、Mann-Kendall检验和主成份分析等方法,较为系统地分析了盘龙江城区段水质年内变化过程及其年际演变特征,初步揭示了近年来盘龙江水质变化成因及其驱动因素。研究结果发现,牛栏江补水量是维持盘龙江良好的流水景观和水环境质量的关键因素,降雨量是影响盘龙江水质年内波动的重要因素,城市面源及合流制污水溢流是造成盘龙江雨季水质快速变差的主要原因,大量污染物入河主要分布在调水末端至敷润桥段。为充分发挥牛栏江补水的生态效益,强化昆明市城市面源污染治理、加快推进昆明老旧城区雨污分流改造等,将成为近期滇池保护治理工作中不可缺少的组成部分。

滇池流域生态系统完整性变化及其驱动机理实证研究

滇池流域是长江水源的重要涵养地和我国西南的生态安全屏障,其生态系统完整性变化是整个流域生态系统质量和稳定性的重要体现,对生态系统保护和修复具有重要指导意义。通过ArcGIS空间分析、地理探测器模型和皮尔逊相关分析等方法,基于生态系统结构、功能和弹性三方面构建综合指数,评估2000—2020年滇池流域生态系统完整性时空变化,分析生态系统完整性演变的驱动因子及其作用机理。结果表明:(1)滇池流域生态系统完整性先下降后上升,但整体有所降低,其中结构完整性明显降低、生态系统弹性显著减弱。(2)生态系统完整性在空间上呈中部低四周高的分布格局,完整性高的区域分布在城市外围的山体,靠近滇池北部的中心城区则较低;全流域36.24%的区域完整性降低、35.31%的区域升高。(3)生态系统完整性的时空变化受自然条件和人文社会经济等多种因素的共同影响,高程、气温和土地利用变化是主导因子,完整性与高程呈正相关,与气温呈负相关,但土地利用变化的影响具有双重性。研究结果可为流域生态系统完整性评估提供新思路,同时为滇池流域生态系统的管护提供科学依据。

基于高光谱技术的滇池流域湿地植物氮含量估算模型构建

以滇池流域为研究区,利用S-R3500光谱仪采集芦苇、菰、香蒲和风车草4种典型滇池湿地植物的光谱数据,应用A33型连续流动分析仪测定湿地植物叶片氮含量,筛选出氮含量最敏感的光谱特征波段和变换形式参量,建立湿地植物叶片高光谱氮含量估算模型。结果表明:4种湿地植物的光谱曲线与健康绿色植被的光谱曲线趋势一致,但在800~1350 nm和1650~1800 nm波段存在差异,一阶微分、二阶微分和“三边”参数光谱变换可以更加突出4种湿地植物的光谱特征;芦苇二阶微分1836 nm、香蒲二阶微分881 nm、菰一阶微分1264 nm、风车草二阶微分1665 nm波长和氮含量相关系数绝对值最大;菰的“三边”参数红边面积和蓝边面积的比值、红边面积和蓝边面积的归一化值,香蒲的红边幅值、红边面积、“绿峰”反射率和“红谷”反射率比值、红边面积和蓝边面积比值和氮含量相关系数绝对值最大,且呈极显著相关(P<0.01);4种湿地植物基于光谱二阶微分构建的氮含量估算模型精度比一阶微分高,基于光谱“三边”参数构建的氮含量的估算模型精度最高且误差最小;4种湿地植物基于“三边”参数构建的氮含量估算多元逐步回归模型估测效果较好。基于高光谱技术的湿地植物养分含量估算模型技术可以长时序快速地监测大面积湿地植被养分含量的时空动态变化,为湿地植物远程管理提供基础数据和技术支持。

基于风险-质量的高原湖泊流域生态分区构建--以滇池流域为例

随着人类足迹不断延伸,高原湖泊流域人地系统三生空间冲突显著。以滇池流域为例,顾及流域三生空间冲突风险,基于三生空间景观格局和生态环境质量的变化,尝试引入四象限模型,结合热点分析,划分风险-质量综合生态环境分区。结果表明:(1)滇池流域三生空间冲突风险类型以较强为主,冲突曲线指数呈现倒“U”型,较强冲突比重不断下降。三生空间类型转换明显,生活空间共增长了312.23km^(2),主要是由于高原湖泊流域的快速城镇化使得生活空间大量挤占了生产和生态空间。(2)滇池流域生态环境质量总体呈现下降趋势,空间上以滇池为中心呈现高-低-高的分布特征。较高质量和高质量区面积减少了136.66km^(2);低质量区和较低质量区由699.65km^(2)上升到930.51km^(2),约占流域总面积的1/3。(3)基于三生空间冲突风险和生态环境质量两个维度将生态分区分为综合生态环境优质、良好、一般、劣质四类,四类区的空间分布连续性相对较好,尤以劣质区面积连续扩展的态势最为典型。针对不同生态分区提出差异化管理措施,为流域人地协调发展提供实践指导。

基于生态服务价值核算的滇池环湖湿地综合效能评估

湿地被喻为“地球之肾”,具有水质净化、蓄水调洪、固碳释氧及气候调节等多项生态服务功能,潜藏着巨大的生态服务价值.作为削减滇池入湖污染的重要措施,环湖湿地是滇池水环境治理重要建设工程之一,具有改善滇池水质进而提升水环境价值量等作用.基于EFDC模型识别湿地的削减负荷与滇池水质的响应关系,可得到有、无湿地建设工程条件下滇池水质变化情况,采用Logistic“污染-损失”模型计算滇池水质改善带来的水环境功能价值;进而从湿地本身及滇池两类对象的生态服务价值出发,综合运用市场价值法、影子工程法等手段评估目前正在运行的11块环湖湿地的综合效能.结果表明:①湿地自身总价值量为24981.2×10^(4)元,对滇池价值的提升量为2450.4×10^(4)元.②湿地生态系统服务价值主要体现在气候调节功能,该功能价值量最高的为东大河湿地,达8535.8×10^(4)元,旅游休闲、物质生产也在生态系统服务总价值中占一定比例.③湿地综合效能的评价聚焦于湿地本身和滇池两类对象,其综合效能和单位面积综合效能排名有所差异.参评湿地中,东大河湿地的综合效能最好,新河湿地的单位面积综合效能最高,外海湿地的综合效能总体优于草海.鉴于此,未来可考虑扩大现有湿地规模,优化滇池周边湿地布局,并与其他工程联合削减滇池入湖负荷,从而进一步提升环湖湿地的综合效能.

滇池流域农业绿色发展水平综合评价及影响因素研究

推动滇池流域农业绿色高质量发展,对促进滇池治理和生态环境保护具有重要的现实意义。本文以滇池流域的7个县区为研究对象,从资源节约、环境友好和高效发展三个层面,结合滇池流域农业绿色发展的区域性特征,构建了15个适合滇池流域农业绿色发展的评价指标体系,运用熵值法对滇池流域农业绿色发展水平进行综合评价,运用灰色关联分析法对滇池流域农业绿色发展影响因素进行排序。结果表明:(1)2015—2020年,滇池流域农业绿色发展水平得到提升,但发展并不稳定和不平衡;(2)环境友好发展水平相对较高,但是资源节约和高效发展依旧是短板,同时高效发展增速最慢;(3)影响滇池流域农业绿色发展水平最大的因素是环境友好,高效发展影响适中,资源节约影响最小;(4)具体指标中,影响最大的因素是农业服务业贡献率、农村人均可支配收入、农药施用强度、湖泊营养状态指数和森林覆盖率。

滇池近20年水环境变化趋势与影响因素分析

利用2001—2020年滇池水质监测数据,研究其水环境时空变化特征。结果表明:滇池水质呈现波动变化趋势,TN波动区间较大,呈现雨季<旱季的变化趋势。TP年内变化3—6月呈现增长趋势,空间上滇池北部TP值整体较高。Chl-a年内变化7—10月出现明显提升。I_(Mn)波动区间较大,空间上滇池南部呈现I_(Mn)值较高且稳定。NH3 N年内2—11月整体呈现连续下降趋势。2001—2020年滇池TLI整体呈现波动降低;空间上呈现由北向南递减,草海区域富营养化较为严重。滇池Chl-a与TN、TP、水温、pH值及降雨量呈现正相关性,与水位和透明度呈现负相关性。

基于PCA-APCS-MLR模型的滇池流域地下水质量影响因素定量识别

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化了人为和天然因素对流域内地下水质量的影响程度.结果表明:①滇池流域约78%的地下水超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准,其中主要超标指标为铝(Al)、锰(Mn)和总铁(TFe).②通过主成分分析(PCA)提取了5类影响水质的主成分因子,分别为水岩相互作用因子(24.27%)、生活污水漏排因子(17.09%)、农业活动污染因子(12.24%)、地质环境背景因子(10.26%)和工业活动污染因子(9.14%),方差累积贡献率为73.00%.③利用APCS-MLR模型进一步量化了各类人为和天然因素对流域内地下水质量影响的贡献,5项因子对特征指标的平均贡献率分别为45.15%、70.76%、45.54%、54.1%和44.59%.研究显示,人类活动对地下水的过度开采及工农业活动是导致区域地下水质量下降的主要因素.

高原湖泊流域建设用地坡谱演变研究--以滇池流域为例

高原湖泊流域因受自然地理条件限制较大,建设用地不可避免地出现“向湖”“爬坡”扩张现象,通过构建建设用地坡谱可有效揭示其时空演变规律。以滇池流域为例,基于2000—2020年土地利用数据和基于DEM转化的海拔数据,借助陡峭度、均匀度、上限坡度等方法分析了坡谱演化特征,提出了加权爬坡指数(WBCI)以定量表征建设用地爬坡程度,并结合海拔区间的视角探究了建设用地扩张的空间分异及演变规律。结果表明:①滇池流域建设用地扩张显著,呈现以滇池北岸主城区为主核心,东岸呈贡区、南岸晋宁区为次核心的建设用地分布格局;②建设用地垂直空间扩张呈现两阶段特征,即先平地扩张后爬坡扩张。2000—2015年为向湖、降海拔扩张阶段(WBCI<0);2015—2020为爬坡、升海拔扩张阶段(WBCI>0)。③建设用地坡谱演变与海拔变化在流域尺度具有一致性,即爬坡指数变化趋势与建设用地分布的平均海拔变化趋势高度一致。但在区县尺度,建设用地爬坡扩张与海拔爬升存在明显的空间差异性。研究为城镇空间二维扩展向三维扩展提供新的思考和视角,也可为城镇空间用地规划及其生态环境效应评估提供支撑借鉴。

滇池环湖截污体系优选截留率及其影响因素研究

农村农业非点源污染是滇池污染负荷的主要来源之一,环湖截污治污体系对农村农业污水的截留具有重要意义。为实现对该体系的自动化控制,有效支撑智能化控制平台的高效运行,本研究在前期通过对比分析,确定截污治污体系截流井采用基于总磷(TP)浓度阈值控制模式对农村农业非点源污染物负荷截留效果最好的基础上,针对环湖截污治污体系现状条件下,采用TP浓度阈值控制模式对应的优选截留率进行研究,探讨了重现期和雨峰系数的影响,并就选择性截留后枯、平和丰水年农业农村非点源污染负荷的入湖系数进行计算。结果表明,(1)当干渠发生溢流时,存在优选TP浓度阈值,当截留TP浓度大于等于该阈值的径流时,可以使溢流进入滇池的污染物负荷最小,此时截留径流量与总径流量的比值即为优选截留率。(2)随重现期的增大,TP浓度阈值的设定值整体呈减小趋势,所截留的污染物平均浓度减小,优选截留率减小。(3)随雨峰系数增大,TP浓度阈值的设定值增大,优选截留率变化不大。(4)考虑基于TP浓度阈值控制模式的环湖截污系统截留作用后,滇池农业农村非点源污染负荷的入湖系数:枯、平、丰水年COD分别为0.09、0.14、0.23;总氮分别为0.10、0.22、0.31;TP分别为0.07、0.12、0.19,均较不考虑环湖截污系统截留作用时显著降低。(5)采用TP浓度阈值控制模式,在枯、平及丰水年均可有效提升截污干渠末端水质净化厂的进水浓度,增强处理工艺的运行稳定性。

滇池蓝藻水华时空变化特征及环境影响因素

[目的]明晰滇池流域水体富营养化演变特征和水体综合治理状况及其主要驱动因素,为滇池流域水污染治理和水生态修复提供科学支撑。[方法]以滇池为研究对象,采用Google Earth Engine(GEE)和遥感监测分析2002—2021年期间滇池蓝藻水华的时空变化,并探讨了蓝藻水华与环境因子之间的关系。[结果]2002—2021年,滇池蓝藻水华面积变化具有显著的年际特征,在2006年、2013年和2016年出现峰值,分别为1.952×10^(7),2.010×10^(7),1.743×10^(7) m^(2);在2005年、2010年和2014年出现谷值,分别为1.243×10^(7),1.156×10^(7),1.163×10^(7) m^(2)。2016年后蓝藻水华面积稳定波动,整体无明显变化趋势,2021年面积为1.709×10^(7) m^(2)。在月份尺度,蓝藻水华主要发生在7—12月,8月达到峰值,11—2月持续降低,2月达谷值。蓝藻水华与气温、降水量之间呈现正相关关系,与风向呈现显著负相关关系(p<0.05),与风向呈现最为密切的显著相关关系(p<0.05),受滇池地形等因素影响,4种气象因子中风向因子重要性最高,偏东的风向对滇池蓝藻水华覆盖率具有显著促进作用。[结论]滇池蓝藻整体保持稳定波动无显著演变趋势,未来滇池水生态修复应深入考量风向、风速对蓝藻爆发的重要驱动作用。

对滇池流域山水林田湖草一体化保护和系统治理的思考

滇池是“九五”时期以来我国重点治理的“三河三湖”之一,经过30年治理,水质明显改善,水生态系统演变趋势向好。然而目前,滇池流域“山水林田湖草”系统治理格局还未完全形成,流域生态系统韧性不足,水环境质量正处于进一步改善的瓶颈期。为探索滇池治理的未来发展路径,本文系统总结了前期滇池治理历程与成效,诊断了存在的主要问题,分析了滇池流域自然—社会复合生态系统特征,提出了滇池流域山水林田湖草一体化保护和系统治理的思路、目标、空间布局和重点任务,以期为新时期滇池流域水生态环境保护提供指导,也为其他城市型重污染湖泊流域从水污染防治向水生态保护的转变提供借鉴。

滇池螺类碳汇分布储存特征研究

通过形态学鉴定和容量法测定碳酸钙含量,运用IBM SPSS Statistics 26软件进行数据分析,并使用ArcGIS 10.2和Origin 2022软件进行绘图,探究滇池湖区螺类的碳汇效应大小和分布情况。结果表明:(1)螺蛳数量最多,占56.99%;其次为方格短沟蜷、蚌、钉螺滇川亚种;中国圆田螺和梨形环棱螺数量较少,占比不足1.00%。(2)不同螺类之间的形态特征具有明显差异,方格短沟蜷的壳体表面积最大且固碳能力最佳,平均碳含量为112.94 mg/g;其次是钉螺滇川亚种;蚌和螺蛳的碳含量相对较低,均值在70.00 mg/g左右。(3)除方格短沟蜷外,其他3种螺类的碳固存含量均与其壳高、壳宽及壳重呈负相关。滇池湖区的螺类碳汇大部分汇集于方格短沟蜷中,其次是数量最多的螺蛳。该研究结果可为滇池及其周边地区的碳储量评估和生态修复提供科学依据和参考。

滇池pH值异常升高的主要影响因素识别及其驱动机理

pH值异常升高(pH值>9)正日益成为滇池及其他高原湖库的主要水环境问题之一。为了探索近年来滇池为何频频出现pH值异常升高的现象,并识别分析其主要的驱动因素,采用相关分析和多元线性回归对滇池外海2016—2019年期间8个监测点的7个水质指标进行了系统性研究,结果表明:滇池pH值异常升高的现象主要出现在夏、秋、冬三季,其中夏、秋两季无水质指标与pH值呈显著正相关,冬季pH值与DO浓度、叶绿素a浓度存在显著的正相关关系。夏、秋、冬三季叶绿素a浓度对pH值异常升高都有较大的贡献,它们的标准化系数分别为0.260、0.231、0.444,且这种贡献在秋冬季都要高于其他理化因子并具有显著性。夏、秋、冬三季的多元线性回归模型均具有统计学意义,且变量共线性和回归残差偏态均不严重,明确指出了滇池pH值异常升高的主要原因是浮游植物异常增殖。研究成果可为高原湖泊及水库pH值异常升高成因识别与科学施治提供方向。

乡村振兴视域下的美丽乡村建设与乡村运营——以滇池南岸美丽乡村为个案

创建“美丽乡村”是落实党的十九大精神,推进生态文明建设和走绿色发展道路的必然选择。党的二十大报告明确提出要“全面推进乡村振兴”“统筹乡村基础设施和公共服务布局,建设宜居宜业和美乡村”,进而为新发展阶段乡村建设建什么、怎么建等问题指明了方向。然而,当前云南“美丽乡村”建设依然存在诸多不足。本文基于滇池沿岸晋宁区4个村落美丽乡村建设实地调研资料,深入分析建设过程中项目规划、项目运营等方面存在的突出问题,旨在为推动滇池沿岸美丽乡村项目建设与项目运营提供改进思路与政策参考。

滇池湖滨湿地水鸟栖息地重要性评估及其影响因子分析

评估水鸟栖息地重要性及其与生境因子间的关系,可为制定栖息地保护规划提供科学依据,对水鸟的保护具有重要意义。2021年5月—2022年4月,对滇池27个湖滨湿地开展水鸟调查,采用模糊综合评价法对各湿地(水鸟栖息地)重要性进行评估,并通过差异性和相关性分析探讨生境因子对栖息地重要性的影响。结果显示:滇池共有水鸟7目14科64种56640只,重要性较高的湿地分别为东大河湿地(0.68)、鸽子窝(0.63)、余家沟(0.57)、海东湿地(0.52),建议优先将以上湿地规划为水鸟栖息地保护地。自然湿地重要性显著高于人工湿地,所有湿地重要性均随湿地面积、周长和水域面积比例的增加而升高,基于此类生境因子提出水鸟栖息地生境营造策略,以期为滇池水鸟栖息地保护规划的制定和栖息地生境管理提供科学指导。

湖泊氮磷污染及其水质评价分析——以滇池为例

随着人口和经济的快速发展,以及受到自然地理条件等方面的影响,滇池的氮磷污染现象越来越严重,导致水体富营养化,对人体健康、生态系统和经济发展等造成巨大的负面影响。为改善滇池水质,提出一种基于标准曲线和集对分析理论(set pair analysis, SPA)的氮磷污染和水质评价分析方法,并对该方法的有效性进行检验。对使用该方法得到的滇池氮磷污染和水质评价结果进行分析,发现滇池流域内的氮磷污染仍较为严重,需要加强对滇池氮磷污染进行精准预防以及重点治理,以满足人民群众对美好生活的需要。

基于SBAS-InSAR的滇池周边地面形变监测

研究基于SBAS-InSAR技术,选取时间跨度2018年1月1日至2022年8月31日共46景Sentinel-1A的降轨SLC数据,采用VV+VH的极化方式对昆明市滇池周边进行地面形变监测。结果表明:1)研究区内地表形变速率较大。2)滇池东南部村落群、黄栗山两侧沉降程度远大于其他地区,这主要与工业园区建设和地表径流现象有关。3)整体抬升形变多集中于西北角及北部道路通达性较高的地区。4)公路的修建与地面重力的增加,导致地表抬升现象严重。本研究对昆明市滇池周边形变进行了有效的监测,为政府决策提供了数据支撑。

滇池蓝藻水华的RF-LSTM预测模型

为了监测、分析气象因子对蓝藻水华暴发的制约作用,建立蓝藻水华暴发与气象因子的响应关系,预测蓝藻生物量及分布变化。通过随机森林算法定量评估气象因子的重要性和贡献率,优选出气象因子,采用长短期记忆网络构建蓝藻水华预测模型。选择滇池2000-2021年归一化植被指数的年值和同期昆明站气象数据为研究对象,以归一化植被指数作为蓝藻水华的变化指标,探讨基于随机森林算法的长短期记忆网络RF-LSTM在蓝藻水华预测中的可行性。结果表明,与单一结构的长短期记忆网络模型和单一算法的随机森林模型相比,RF-LSTM模型的年值预测通过0.01显著性检验,模拟精确度达90.9%。随机森林算法利于理解蓝藻水华与气象因子的关系,选择有预测性能的气象因子,从而提升长短期记忆网络模型的预测能力。