历代城市水体与风景建筑空间分布关联研究——以桂林中心山水城环境控制区为例

桂林历代的城市水体和风景建筑及其关联性具备典型特点和丰富信息。基于现存城市基础资料,运用历史信息转译法、水体破碎度和密度分析法探究城市水体和风景建筑空间分布特征,并以空间自相关分阶段研究两者空间分布的关联程度。结果表明:两者的空间分布分别呈现出“一轴多环”和“多核集聚”的分布特征;风景建筑的分布受到城市水体的影响,在唐宋、元、明清、民国时期和现代四个阶段表现为“上升-下降-波动上升-上升”的波浪式发展特征;桂林风景建筑空间分布对城市水体历代演变的响应特征,展现出古人的山水人居环境营建智慧,以期为桂林建设世界级旅游城市提供参考。

城市水体污染的生态修复技术与应用

水生态修复技术是目前广泛应用于城市水体污染治理的重要手段,有效提高了水环境质量,体现了人与自然和谐共存的理念。本文介绍了水生态修复技术的类型及其在城市水体污染治理中面临的问题,结合技术现状与成果,提出了具体的应用措施。通过浙江杭州的生态修复案例,分析了不同技术的实施效果与挑战,旨在为我国城市水体污染治理提供参考。

城市水体中有机污染物的监测和分析

随着社会经济的快速发展,由于人为因素的影响导致我国城市水环境中有机污染物的浓度不断升高。大量的城镇污水及工业废水被排入城市水中,造成了氮、磷及有机污染物的浓度超标。这一富营养现象已使具有独特景观与休闲功能的城市水体大为减弱。本文就是在此基础上,对城市水环境中有机物的检测与分析技术进行了深入的研究。首先,通过对城市水体中有机物的分布特征、迁移途径及其影响因子的研究,探讨其对水体生态环境的危害,主要包括对水生生物的毒性效应,对水生态系统的损害,对人类健康的危害等。在此基础上,对常用的检测手段及检测技术进行了分析,并就其处理与控制提出了相应的对策。

基于国产高分辨率卫星影像的城市水体自动提取研究

基于卫星影像的水体提取已经成为遥感应用的重要方向,传统基于遥感的水体自动提取在特征简单的水体上已取得较好效果,但对于城市复杂环境下的水体却存在不同程度的误提及漏提的问题,尤其是建筑物阴影及细小水体造成的影响。针对此问题,本研究选用国产高分辨率卫星(吉林一号)影像,选用同时具备分类能力及像素定位能力的深度学习模型,制作城市水体样本并迭代训练,实现嘉定城区范围水体的自动快速精确提取,在一定程度上解决了城市水体的提取难题。

城市水体中微塑料的来源、赋存及其生态风险研究进展

微塑料是一种高度多样化的污染物,形态各异、组成复杂且具有生物难降解性,导致的环境污染问题引起了广泛关注。已有的文献主要总结了海洋和淡水系统中微塑料的赋存特征和危害,城市水体是内陆淡水环境的重要组成部分,和人类生产和生活息息相关。目前缺乏对城市水体中微塑料来源、赋存特征和生态风险的系统归纳。该文概括了这几方面的研究,得出如下的若干结果。城市水体中的微塑料可通过污水处理厂排水、地表径流、合流制溢流、塑料设施老化释放、大气沉降等进入水环境。主要赋存类型为PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯),其丰度、类型、尺寸和颜色的赋存受叠加的人为因素影响,包括降雨季节变化、土地利用类型和城市化工业化程度。微塑料可对水生生物造成危害,并与众多污染物发生协同效应,最终通过食物链危害人体健康,具有一定的生态风险。目前主要采用生态风险指数法对城市水体中微塑料进行评价,评价结果多为低风险。此外,国内外为减少城市水环境微塑料提出的许多管理措施,在一定程度上缓解了微塑料污染。最后,该文对城市水体中微塑料研究进行了展望,其内容包括建立源解析方法,阐明各污染源对水体微塑料污染的贡献;加强微塑料和其它污染物的协同赋存与污染特征以及纳米塑料检测方法的研究;建立科学系统的方法评价影响城市水体微塑料赋存的因素,如城市土地使用量、下水道网络的扩充、排水系统容量增加等;深入研究微塑料对水生态系统功能的影响,包括碳/氮循环等生物地球化学循环。此外,该文认为,全面评价城市水体中微塑料的生态风险应重视微塑料进入食物链后的放大和累积效应。

富营养化对城市水体温室气体排放的影响

富营养化是城市水体存在的重要环境问题,城市的河湖生态系统一般都是温室气体重要的源,治理城市水体富营养化和减少温室气体排放是解决城市生态环境问题的迫切需求。为了深刻理解富营养化对城市水体温室气体排放通量的影响,文章通过文献研究和数据再分析,综述了水体富营养化状态下碳、氮、磷等营养盐指标和水质指标对城市水体温室气体总增温潜势和水-气界面温室气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O)排放通量的影响。结果表明:城市水体总增温潜势、水-气界面温室气体排放通量与水体碳、氮、磷等营养盐指标呈显著正相关关系,与水体溶解氧、p H呈显著负相关关系。可见,富营养化状态下营养盐的增加会促进城市水体水-气界面温室气体通量排放,说明减污与降碳可以协同增效。

城市水体(宁波市姚江)透明度主要影响因素研究

城市水体对维持城市环境和发展具有至关重要的作用,为解决城市水体透明度较低的问题,采用对比求比值、Pearson相关性分析、曲线拟合计算等方法,分析了宁波市姚江太阳辐射、浊度、悬浮物浓度及颗粒物粒径对水体透明度的影响。结果表明,光照强弱及太阳高度角、方位角会影响透明度的监测,光线越强,透明度监测结果越大;透明度(SD)与浊度(TUB)、悬浮物浓度(SS)均存在极显著负相关关系,Pearson相关系数分别为-0.880、-0.570。经监测和计算,姚江的颗粒物中值粒径(d50%)介于15.5~61.3μm之间,通过10μm孔径的过滤器进行处理,可使水体的浊度控制在9.7 NTU以内,悬浮物浓度控制在13.4 mg/L以内,此时姚江透明度可达到80 cm,是维持正常水生环境的最低要求。

城市水体氮污染类型及同位素溯源研究

城市中各类含氮污染物的排放对环境产生了各种危害,明确氮污染的来源及循环规律可为环境治理提供一系列的专业依据.文章阐述了氮污染的机理、产生的危害、城市水体氮污染现状及污染类型,综述了城市水体氮污染溯源研究的最新进展.地表水主要受总氮、硝态氮和铵态氮污染影响,大部分水体仅满足Ⅳ~Ⅴ类水质标准,人为活动是城市水体氮污染的主要贡献者.此外,更进一步对水体氮污染来源示踪技术(水化学分析法、同位素示踪法、微生物源追踪技术(MST)及同位素源解析模型等)和端元物质中硝酸盐氮氧同位素特征值进行汇总,为氮污染溯源和明确氮污染迁移规律提供了可靠的依据.本综述对城市水体的氮污染溯源及氮污染防治工作具有重要意义.

城市水体近自然生态恢复与海绵城市构建

“问题在水里,根源在岸上”是水环境治理和保护的重要观点。通过采用近自然的理念和方法开展水体生态修复和海绵城市建设,可以维护城市人居环境的舒适感和宜居程度,有助于人与自然的和谐共生。

城市水体系统化治理技术与管理体系研究及应用

项目针对高速城镇化背景下,我国特有的城市水体黑臭治理难题与快速见效的现实挑战和行业管理需求,揭示了多要素叠加影响下,城市水体黑臭和污水收集管网低效能等系列工程问题的科学原理,在行业监管、治理技术和绩效评价三个方面取得重大技术突破与创新,提出基于黑臭控制的城市水体重构与治污技术路线,形成淤积控制、冒溢调控及降雨净化等排水管网效能提升与污染控制成套策略,构建河道底泥生态清污、再生水补水及沉水植物生态恢复成套工程技术体系,创建监管评估成套工具方法,支撑系列行业政策出台,在全国范围内完成了技术政策的宣贯推广,全面助力我国城市黑臭水体治理与污水处理提质增效工作的科学推进。

城市水体表观污染颜色识别技术的优化研究

城市水体表观污染指数是评价和表征城市水体感官污染程度的重要指标。在基于吸收光谱和颜色识别技术的原有检测方法基础上,以苏州城区景观水体为例,通过实地采样与检测,对人工判别与颜色识别程序的判别结果进行了对比验证。根据验证结果分别从颜色判别模型、颜色识别程序参数的调整两个方面对颜色识别技术进行优化,最终验证吻合率均上升到90%以上,让识别更精准。同时验证使用手机照片进行颜色判别的吻合率,灰色水体吻合率达到100%,黄色水体吻合率达到96.7%,绿色水体吻合率达到100%,使识别更加便捷,为城市水体表观污染现场检测设备和线上检测系统的研发、使用与推广提供技术支持。

科技创新赋能城市社区环境治理路径研究——以城市水体富营养化治理为例

推动科技创新赋能城市社区环境治理是加强和创新社会治理的重要内容。在城市水体富营养化问题治理过程中,提升生活污水处理技术这一重要问题尚未引起足够重视。引入生物质硫基混合营养反硝化技术推动城市污水处理效能提升的案例表明,在社区环境治理体系中重视科技创新赋能的重要作用,将会从治理理念、治理结构、治理技术对社区治理模式进行全方位重塑,从整体上提升社区环境治理效能。本研究为解决城市社区水体污染问题提供了科学依据与基础数据,对于推动水体脱氮技术的应用与发展以及基层社会环境治理模式的创新具有理论和实践价值。

DeepLab V3+网络在遥感影像中城市水体的提取方法

针对目前高分辨率卫星影像水体提取分割尺度失真、边界不完整、低反射率地物错提等问题,采用了一种DeepLab V3+网络模型的水体语义分割的方法.该方法考虑下采样提取特征过程中损失的遥感影像细节特征,通过深度卷积神经网络模块(Deep convolution neural network,DCNN)和空洞空间金字塔池化模块(Atrous spatial pyramid pooling,ASPP),提高分割精度且能够适应不同尺度遥感影像的水体提取.利用高分二号遥感影像制作的国内多个地区水体数据集上的实验结果表明,该方法能够更完整提取遥感影像中的水体信息,在测试集上像素精度(Pixel Accuracy,PA)达到了91.07%,交并比(intersection over union,IoU)达到了71.33%,明显优于经典的全卷积网络(fully convolutional networks,FCN)和U-Net网络,这说明DeepLab V3+网络能够明显改善城市水体在高分辨率遥感影像的语义分割精度.

内电解强化沉水植物净化城市水体过程的微生物演变

采用内电解、沉水植物和微生物耦合的方法进行城市黑臭水体生态修复研究,考察了耦合体系对城市黑臭水体的净化效能,并对耦合体系中微生物群落结构的演变进行了分析。试验结果表明,耦合体系有着良好的除污复氧能力,随着试验的进行,耦合体系的自养反硝化能力和脱氮除磷能力增强,具有自养反硝化作用的微生物Rhodobacter, Hydrogenophaga, Pseudomonas, Pseudoxanthomonas, Arenimonas和Rhodocyclaceae的丰度在系统中呈上升趋势,氨氧化菌Chitinophagaceae丰度在生物填料和铁碳填料中增加,在水体中减少。与脱氮除磷除碳相关的微生物norank_f__Rhizobiales_Incertae_Sedis, norank_f__Caldilineaceae, AKYG587,unclassified_f__Comamonadaceae, norank_f__A4b的丰度在耦合体系中均呈上升趋势。

北京城市水体的三维荧光特征

基于三维荧光光谱的水质荧光指纹法已经逐渐显示出作为水体有机物的新型表征方法的价值。本文研究了北京的城市水体的三维荧光指纹。结果表明,北京城市水体的荧光指纹可以分为3种类型：Ⅰ型有2个荧光峰,其中心分别位于eλx/λem=275~280/340 nm与225~230/340 nm附近,此类水体数量最多;Ⅱ型的两个荧光中心分别位于280/345~365 nm和245/380 nm附近;Ⅲ型荧光有4个荧光中心,分别位于275/305,275/340,225/305和225/340 nm附近。北京水体的荧光指纹均显示出受到人为活动干扰,Ⅰ型和Ⅲ型是介于未受干扰和生活污水的荧光指纹之间的过渡指纹。Ⅲ型更接近生活污水。而Ⅱ型的特征则主要来源于城市污水厂的再生水。这三种类型可以代表以生活污染为主的城市水体的荧光指纹。荧光指纹清晰地揭示出城市范围内无处不在人类活动的影响以及由此产生的潜在风险。这表明水质荧光指纹可以展示出污染性质和程度,可为污染源诊断提供依据。

我国城市水体黑臭治理的基本思路研究

城市水体黑臭已经成为继雾霾之后公众关注度较高问题。消除城市水体黑臭是全面建成小康社会和环境质量改善的关键,也是现阶段向水污染宣战的重点问题。本文分析了我国城市水体污染现状、问题与成因、整治存在的难点,从工程治理、管理和制度建设等角度提出了相关建议,为城市水体黑臭治理提供参考。

珠江三角洲一些城市水体中微量有机污染物的初步研究

对珠江三角洲流经城市的７条河流和３条干流水道（东、西、北江）以及广州、深圳、肇庆的城市污水中的半挥发性微量有机污染物进行了分析，并对其污染状况以及污染来源进行了初步评价．研究表明，珠江三角洲内流经城市的７条河流受到的有机物污染比３条干流水道严重得多．氯代芳烃、正烷烃、酞酸酯和多环芳烃是珠江三角洲水体中最普遍存在的微量有机物污染物，其中属于ＥＰＡ优先控制的污染物有１２种，“ＥＰＡ协议法令”规定的污染物有１３种．

基于知识决策树的城市水体提取方法研究

针对城市水体与建筑物阴影、沥青路面和浓密植被等暗地物的光谱混淆性,构建了结合光谱特征和空间特征的城市水体提取知识决策树。其基本思路为:首先利用短波红外波段提取暗地物,其次分别利用浓密植被在近红外波段和沥青路面在红波段中的反射率剔除这两类暗地物,再次利用空间密度特征剔除建筑物阴影,最后根据面积对水体进行补充识别。与现有方法相比,本方法提出了城市水体提取中需关注的暗地物类型并开展针对性特征分析,并利用由噪声环境下密度聚类方法(DBSCAN)描述的空间密度特征区分城市水体和建筑物阴影。对北京城区SPOT 5多光谱影像开展的实验得到的检测率为86.18%,虚警率为13.82%,表明本方法是基于中分辨率多光谱影像提取城市水体的有效方法。

用污染指示菌评价城市水体污染的研究

选择湖南省常德市江北城区水体为代表开展本项研究。结果表明，水体中污染指示菌，总大肠菌群（ＴＣ）和粪大肠菌群（ＦＣ）密度同ＢＯＤ＿５负荷以及综合污染指数Ｐ呈高度正相关。所以，污染指示菌指标，特别是粪大肠菌群指标足综合评价城市污水，尤其是生活污水污染的一个必不可少的重要参数。对该城区水体细菌污染的评价结果是，生活污水排放愈集中的地区，细菌污染愈严重。其中护城河水的ＴＣ密度超出我国地面水Ⅲ级标准４个数量级；ＦＣ密度超过ＷＨＯ娱乐用水标准３个数量级。护城河是细菌污染最严重水体。包括滨湖公园内湖在内的接纳生活污水多或较多的水体，细菌污好也相当严重。只是远离城区的柳叮湖受污染程度较轻。

城市水体对热岛的消减效应——以南京市为例

以南京市为研究对象,利用2013年8月11日的Landsat8TIRS热红外数据,基于大气校正法反演地表温度;结合土地利用现状数据,定性分析南京市热岛的空间分布;利用缓冲区分析、剖面分析,定量分析河流、湖泊等城市水体在周边不同范围内对城市热岛的消减作用.结果表明:利用大气校正法可准确反演出南京市地表温度空间分布;南京市热岛主要出现在人口密集、工业发达地区;城市水体在300m范围内可以显著消减城市热岛现象,地表温度由水体向周围递增;城市河流比湖泊对城市热岛的消减效果更显著.