基于BP人工神经网络的河流生态健康预警

为加强河流管理,在已有的河流生态系统健康研究和BP人工神经网络模型基础上建立了河流生态健康预警模型,并对滦河河流未来健康状况进行了预警。结果表明:滦河在未来20年内河流生态健康状况将有所好转,其中近期水平年2015年为轻度疾病状态,为中警级别;中期水平年2020年与远期水平年2030年均为亚健康状态,为轻警级别。此外针对河流未来的警情状态,从警源分析角度提出了节水、优化水源工程、减污等关于滦河河流生态治理措施。

珠江三角洲平原广东省佛山市顺德区土壤-蔬菜系统中Pb的健康安全预测预警

分析珠江三角洲顺德区208个蔬菜地表层土样、114个蔬菜样Pb的全量和38个表层土样Pb的形态含量,结果表明,土壤Pb平均值为44.3mg/kg,77.5%的土壤Pb含量超过广东省土壤背景值,蔬菜Pb超标率为74.6%。用2007年蔬菜土壤Pb的累积速率(1.02mg/kg),预测未来10年土壤Pb含量变化趋势,并分别以150、270、300和8580(mg/kg)为阈值对土壤中Pb进行预警,2007—2017年超过150mg/kg的土壤面积比例有所增加,而超过270mg/kg、300mg/kg的土壤面积比例不变。蔬菜Pb与土壤Pb的全量或有效量之间均存在"高原模式"。蔬菜Pb的空间分布表明,3种蔬菜Pb的高浓度主要位于工业比较发达的城镇,这与土壤Pb的空间分布大体一致。经蔬菜途径吸收Pb的THQ靶标危害系数不超过0.4。不同区域、家庭经济收入水平的THQ排序:THQ高>THQ城市>THQ中>THQ农村>THQ低,表明经济收入水平高的家庭经蔬菜途径摄入Pb的健康风险最高。

BP神经网络在森林健康预警中的应用

以河北省北沟林场的森林生态系统健康预警为主线,首先通过定量分析和定性分析相结合的方法对森林健康预警指标进行筛选,确定了预警的指标体系;进而基于BP神经网络的基本原理建立了森林生态系统健康预警模型,对森林生态系统健康状况进行了预警。结果表明,北沟林场森林生态系统整体处于绿色和蓝色警戒内,健康状况良好。

新疆草地生态健康智能监测网络体系构建

针对新疆天然草地面积广、类型多与监测评价复杂的特征,本研究重点阐述了构建新疆草地生态健康智能网络监测的紧迫性(超载过牧导致荒漠化及其灾害频发)、总体技术框架以及实施途径。新疆草地生态健康智能监测网络系统,由3个子系统(草地生态健康监测、评估与预警)和1个云数据库(“星-空-地-土”一体化云数据)组成。草地生态健康监测子系统(物联感知系统),由感知层、传输层和数据中心组成,能够获取草地生物特征指标、生物物理指标与生态系统指标;草地生态健康评估子系统,一套草地生态健康评价综合体系用于快速、准确地定量评估草地生态健康状况;草地生态健康预警子系统,一种高度耦合草地生态健康感知与评估的智能化预警系统,致力于短期草地非生物灾害(旱灾、雪灾与火灾)与生物(鼠害、虫害、毒草与害草)灾害的预警。“星-空-地-土”一体化云数据,由星基、空基与地基协同的立体监测网络及其相关硬件、软件组成,实现了草地生态健康的智慧监测与多源数据汇总。草地生态健康智能监测网络系统的有效运转,需要政府政策支持、行业部门引导和专业的人才队伍建设。这对新疆草地绿色发展与高质量生态建设,尤其新疆生态安全与社会经济发展具有重大意义。

基于免疫理论的河流健康预警研究

为全面表征河流系统在外界胁迫下的发展趋势,结合生物免疫理论,构建了河流健康预警指标模型,并采用趋势外推的预测方法对河流健康进行警情分析和警度预报。在对扬州市槐泗河进行实例分析后获得以下研究成果:基于免疫理论的河流健康预警体系能够模拟预警河流的健康状况,预测可靠度高;在对槐泗河进行预测预警后,建议加强日常河道管理,并定期进行针对性的河流疏浚整治。

我国九省(区)湿地生态系统健康状况预警研究

近几十年来,我国湿地生态系统健康状况呈恶化之势,天然湿地大面积萎缩、退化、消亡,其健康状况令人担忧。通过实地考察,采用加权重叠排序方法,对滇、鄂、黑、吉、川、青、甘、藏及内蒙古境内的部分湿地生态系统健康状况做了预警研究。结果表明:在所研究的20个湿地中,健康状况属于良好的有4个,较好的有5个,较差的有6个,差的有5个。生态系统健康状况属"差"等级的5个湿地应列为警报区。

咸宁市生态系统健康诊断预警研究

城市生态系统作为一种高度人工化的自然-社会-经济复合的生态系统,强调生态系统能维持对人类的服务功能以及人类自身健康及社会经济健康不受损害。以湖北省咸宁市为例,采用联合国经济合作开发署(OECD)的PSR模型框架,从资源环境压力、资源环境状态、人文环境响应3个方面建立健康诊断指标体系,采用层次分析法确定指标权重,以灰色模型GM(1,1)预测咸宁市各指标的变化。研究结果表明:1对咸宁市生态系统健康指标诊断,结果显示在2015年,咸宁市生态健康诊断预警指标体系32个指标中将没有巨警(红灯),重警(黄灯)主要是经济发展压力所属指标即人均污水排放量、人均工业废气排放量。2整体来看,从2004年到2015年,咸宁市生态系统综合健康指数呈现减小的趋势,从巨警(0.85)转向轻警(0.17),显示咸宁市生态系统健康状况整体好转。在要素层的3个子系统中,压力子系统指标逐步加大,到2015年将为重警(0.66)。其余两个子系统到2015年将得到较好改善,对支持咸宁市生态健康整体好转发挥了积极作用。

中小河流健康诊断大数据平台的设计与应用

为解决传统数据管理平台难以快速、全面地对河流系统进行管理决策的问题,应用大数据技术构建河流大数据平台具有重要意义。从河流大数据的概念、河流大数据平台的架构以及河流大数据平台的实现3个方面对河流大数据平台进行了探讨,提出了构建以Hadoop为基础架构,以信息集成模型、河流健康诊断模型、河流风险预警模型、决策支持模型为驱动,以河流大数据为支撑的河流大数据决策支持平台,实现河流健康的诊断与风险预警,为河长制中河流系统的信息化高效管理提供新的思路。

河流健康评价预警耦合模型在东苕溪流域的应用

以河流健康理论为指导,分别建立东苕溪流域水动力学模型、水质模型和河流健康评价模型,在此基础上构建河流健康预警耦合模型。通过模型计算得到定量化的现状东苕溪河流健康评价指数,属于第三级"亚健康"。文章提出东苕溪的保护和利用不能仅仅局限于水利技术等工程措施的支撑,未来需要加强可持续水资源管理方面的工作,使东苕溪的"亚健康"状态朝良性方向发展。

东江河流系统健康预警中的警源查证分析

警源查证作为河流系统健康预警的一个关键环节,是消除警患、维护河流系统健康的重要依据。为此,在分析影响东江河流系统健康状况警源因素的基础上,构建了东江河流系统健康警源指标体系,并利用偏最小二乘回归法建立了东江河流系统健康警源查证模型。通过该模型对影响东江河流系统健康状况(2015~2019年)的警源进行了查证,分析了不同警源指标对东江河流系统健康状况的影响趋势和影响程度。结果表明,年降雨量对东江河流系统健康状况的促进作用最为直接和显著;另外流域内的生态用水、社会发展程度及河流管理水平等因素也同样具有促进作用;而流域内的洪水灾害、污水排放、生产生活用水和非生态友好型水利工程设施及流域外调水对东江河流系统的健康有明显的负面影响。

河流健康评价预警耦合模型在东苕溪流域的应用

以河流健康评价理论为基础,针对东苕溪流域实际特点,提出建立东苕溪流域水动力学模型、水质模型,计算河流纳污能力;建立河流健康评价模型,在两者基础上构建河流健康预警耦合模型。通过模型计算得到定量化的评价指数,为后续的河流健康建设与管理提供数据支撑和决策依据。

东苕溪河流健康评价预警体系初探

以河流健康评价理论为理论基础,针对东苕溪流域实际特点,提出建立东苕溪流域水动力学模型、水质模型,计算河流纳污能力;建立河流健康评价模型,在二者基础上构建河流健康预警耦合模型。通过模型计算得到定量化的评价指数,为后续的河流健康建设与管理提供数据支撑和决策依据。

区域数字创新生态系统的健康性评价及预警研究

构建基于“环境-网络-主体”的数字创新生态系统健康评价体系和预警模型,对中国30个省市展开时空双维度的系统健康性评价、异质性原因探索和警情信息分析。结果显示:(1)中国数字创新生态系统的整体健康水平较低,且呈现显著的空间异质性;(2)借助K-means聚类分析将30个省市划分为高端均衡类、高端失衡类、中高端均衡类、中端均衡类、中端失衡类以及劣势显著类,其中处于高端均衡类仅涵盖江苏、广东和北京等省市,而劣势显著类的省市数量高达12个;(3)从警情变化来看,中国数字创新生态系统以密切关注和亮牌警告居多,亟需加强不同警情下的数字创新管理,采取分类响应举措,优化区域数字创新生态系统的健康发展。