吉林省石头口门地区早二叠世砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其地质意义

通过对吉林省石头口门地区早二叠世砂岩进行野外地质考察、薄片镜下观察和碎屑锆石U-Pb年代学研究,探讨其形成时代、物源及构造环境。长石岩屑杂砂岩的碎屑颗粒具有分选和磨圆度差以及成分复杂的特征,表明为近源快速堆积的产物。获得114颗碎屑锆石U-Pb年龄介于480~276 Ma,可划分出晚石炭世—早二叠世(322~276 Ma)和早石炭世(349~323 Ma) 2个主要年龄组,另有4个早古生代和中泥盆世年龄。通过区域岩浆事件对比,推测石头口门地区早二叠世砂岩的物源主要来自华北板块北缘晚石炭世—早二叠世活动陆缘型岩浆岩,少量来自研究区附近的早石炭世岩浆岩、早古生代岩浆弧、晚志留世—中泥盆世弧-陆碰撞岩浆岩以及华北板块前寒武纪变质基底。综合碎屑锆石年龄频谱、沉积以及构造背景资料分析,认为石头口门早二叠世砂岩应是活动大陆边缘环境下海底扇沉积序列的组成部分,并在古亚洲洋闭合过程中作为基质与一系列成分、规模和时代复杂的构造岩块或岩片共同构成了蛇绿混杂岩。

基于智能聚类识别的SWAT模型参数优化方法——以石头口门水库流域为例

为探究SWAT模型参数优化过程与方法,降低参数估计不确定性,采用敏感性分析方法遴选关键参数,针对关键参数采用拉丁超立方抽样构建参数样本集,进而结合各组关键参数组合下的模拟精度指标构建聚类指标集,采用SOM聚类算法进行聚类,并基于模拟精度较高且波动较小类别识别各关键参数取值范围,形成一种SWAT模型关键参数优化系统方法。以石头口门水库流域为例,选取1980—2016年(1980—1986年为预热期,1987—2009年为率定期,2010—2016年为验证期)的月径流实测资料,建立流域SWAT模型,引入SOM聚类算法进行参数优化,不断缩小模型关键参数合理取值区间,并应用SUFI-2算法进行模拟结果对比。结果表明:SWAT模型适用于石头口门水库流域,且参数优化前验证期的决定系数R^(2)为0.79,纳什效率系数E_(NS)为0.74,P-factor为0.65,R-factor为0.56;参数优化后验证期R^(2)为0.88,E_(NS)为0.83,P-factor为0.70,R-factor为0.50,模拟效果较好。故应用SOM算法进行SWAT模型参数优化可以降低模型不确定性,提高径流模拟精度,为水文模型参数优化算法的选择提供思路,对水资源管理政策制定与水库优化调度具有重要意义。

结合高光谱数据反演吉林石头口门水库悬浮物含量和透明度

水中悬浮物含量是评价水环境质量的一个重要参数,它可影响水体透明度、混浊度、水色等光学性质,决定太阳光照在水下的分布和浮游植物对光照的利用,并最终影响水体的初级生产力．本文利用长春市石头口门水库的高光谱实测数据和水质采样分析数据,尝试通过一阶微分法建立悬浮物估测模型,再用估测结果反演透明度信息．结果表明:用590 nm处的一阶微分光谱值建立的悬浮物估测模型的决定系数R^2和均方根误差(RMSE)分别为0．76、9．09mg/L,验证模型的R^2和RMSE分别为0．79、7．15mg/L;石头口门水库上游严重的水土流失导致透明度受悬浮物含量影响较大,两者存在明显的指数关系,相关系数r为-0．80,用悬浮物含量建立的透明度估测模型的R^2和RMSE分别为0．79和0．12 m,验证模型的R^2和RMSE分别为0．82、0．11 m．显著水平均为p＜0．01．研究结果表明,该方法用于石头口门水库悬浮物含量和透明度的定量遥感结果较理想．

长春市石头口门水库颗粒物光谱吸收特性

针对东北地区水体,以长春市重要水源地石头口门水库为例,分别于2008年6月13日和9月23日对该水库进行了水体颗粒物吸收特性研究.结果显示:2008年6月水库悬浮物含量高于9月,而叶绿素a含量低于9月;总颗粒物的吸收光谱曲线类似于非色素颗粒物,非色素颗粒物吸收对其的贡献明显大于浮游植物色素,9月份浮游植物吸收对其的贡献略有增加,吸收曲线在440nm左右能明显看到浮游植物引起的吸收峰;非色素颗粒物在440nm的吸收系数与悬浮物浓度存在较好的函数关系,而与叶绿素a浓度的相关性较弱;浮游植物色素吸收系数较低,色素组成中叶绿素a占主导地位,浮游植物在440nm和675nm的吸收系数与叶绿素a含量均存在较好的指数函数关系;6月浮游植物比吸收系数在440nm和750nm的均值分别为0.0483m2/mg和0.0263m2/mg,而9月份的均值分别为0.0337m2/mg和0.0187m2/mg.

基于多元统计分析的石头口门水库汇水流域水质综合评价

根据石头口门水库汇水流域的4个监测断面2001～2007年的水质监测数据,应用多元统计分析方法(聚类分析与因子分析)确定主要污染因子并计算权重,从而对流域的水质进行综合评价。结果表明,通过因子分析,提取了3个公因子,第一主因子主要包括溶解氧、氨氮、总氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、生化需氧量;第二主因子的主要代表指标是总磷;氟化物、总大肠菌群数对第三主因子贡献明显。由综合评价结果得出,石头口门水库总体属Ⅲ类水质,主要污染因子为总磷;饮马河(烟筒山断面)和岔路河(星星哨水库断面)水质属Ⅲ类,主要受第一主因子影响;双阳河(新安断面)水质属Ⅴ类。流域水质主要受到了农业非点源污染和生活污染的影响。

主成分分析法在长春市石头口门水库水环境质量评价中的应用

根据主成分分析法能够在保证原始数据信息损失最小的情况下,以少数的综合变量取代原有的多个变量的特点,对长春市石头口门水库汇水区的主要河流进行了水环境质量综合评价,并进一步对各个监测断面的水质优劣程度进行了排序。结果表明:该区水环境质量总体较差,以有机污染和农业非点源污染引起的水质污染为主。在空间分布上,石头口门断面水质相对较好,烟筒山断面和星星哨水库断面的水质次之,双阳河新安断面水质最差。

长春市石头口门水库CDOM的光学特性

2008年6月13日和9月23日2次对石头口门水库进行光谱测量,并测定有色溶解有机物(CDOM)、总颗粒物质量浓度、叶绿素a质量浓度等水质参数,分析石头口门水库CDOM的光学特性以及季节变化特征,同时讨论不同季节CDOM吸收在水体各组分总吸收中所占的比重.6月份CDOM主要来源为路源,而9月份CDOM主要由浮游植物的光学降解形成;光谱斜率S与aCDOM(355)具有稳定的对数递减关系;石头口门水库总体上是非颗粒物吸收和CDOM吸收占据主导地位,叶绿素a吸收比率最小.

长春市石头口门水库水质演变及对策

通过分析石头口门水库1996～2000年的连续水质监测资料,探讨了长春市主要饮用水水源水质的季节变化和年际变化规律及其成因。石头口门水库已处于中等富营养化程度,受外源性补给和温度的影响,水库中各水质指标季节变化不一。大多数指标年际间出现波动变化,而pH值和BaP基本不变,Fe和TP呈逐渐增加趋势。

石头口门水库流域水污染物排放总量控制目标的确定方法研究

流域水污染物排放总量控制目标的确定是当前总量控制领域的研究热点。采用ReNuMa模型对石头口门水库流域建立了污染源—水质的定量响应关系,从径流量、总氮的模拟结果来看,模型的模拟精度满足要求。其次,建立了包括4部分内容(容量总量控制目标、规划年预测排污量、目标合理性因子、环境管理调控系数)的流域总氮总量控制目标确定模型。通过模型计算得到2020年石头口门水库流域总氮的总量控制目标为2.49万t。该总量控制目标确定模型统筹了目标总量控制与容量总量控制要求,兼具科学性与可行性。

用偏最小二乘法提取石头口门水库水色信息

水体的高光谱数据在提供大量信息的同时,其波段间存在很高的相关性,常规的统计方法反演水质参数不但不能充分利用这些信息,并且也不能很好的去相关,而偏最小二乘回归分析可以较好地解决这一问题.通过利用高光谱仪在石头口门水库进行反射光谱测量和同步水质采样分析,建立了叶绿素a和悬浮物含量的偏最小二乘回归模型.结果表明:该模型能较好的利用高光谱数据信息,各光谱波段自变量在最终模型中的系数大小,在一定程度上较符合叶绿素a和悬浮物的光谱吸收、散射特性;通过与常规的比值模型、一阶微分模型进行对比,偏最小二乘回归模型明显优于前两者,其各决定系数均高于0.7,因此估测效果较理想,可用于内陆二类水体的水色信息提取.

石头口门水库流域土地利用／覆被变化对非点源污染负荷的影响

应用L-THIA（Long-Term Hydrologic Impact Assessment）模型，模拟吉林省石头口门水库流域1986年至2000年的非点源污染负荷，定量评价土地利用／覆被变化对非点源污染负荷的影响。研究结果表明：1）1986-2000年期间，研究区土地利用／覆被变化的主要特点为：水田和旱田增加，草地和裸地减少；土地利用／覆被变化对非点源污染负荷的影响非常显著；2）1986年、1995年、2000年三个时段内研究区各非点源污染负荷呈现先增加后减少的趋势，泥沙和总氮的变化幅度较大，总磷的变化幅度相对较小；整个研究时段内表现为总磷的变化幅度大于泥沙和总氮；3）农田、林地、居民地的变化对非点源污染负荷影响明显，属于非点源污染的敏感区，其面积的较小变化均可引起污染负荷的较大变动；4）林地和草地转化为农田导致各非点源污染物负荷均增加，其中草地转化为农田的区域较小（5km^2），但导致总磷污染增加了255．52kg；农田变为居民地和林地导致污染负荷减少，林地转化为草地使得泥沙、总磷污染增加，总氮污染减少。

对应分析法在石头口门水库水质评价中的应用

采用对应分析方法,以石头口门水库为研究区,选取36个时间点(2003-01-2005-12,共36个月)的水质观测数据,分析计算各个时间点内对水质影响较大的污染物。分析结果表明,对石头口门水库水质有明显影响的指标是总硬度、pH值、细菌总数和大肠杆菌数。本次研究是首次将此方法运用到石头口门水库的水质评价中,而且选取的样品点为一个断面上的36个时间点,对于有效监测该断面上水质的动态变化有很大的帮助。我们可以根据获得的实时数据利用此方法得到结果,在某个时间段内对影响水质的主要污染物采用相应的处理措施,使我们对水污染的处理更加高效。

石头口门水库年降水量小波分析与预测

为了给石头口门水库兴利与调度提供可靠的依据,利用小波分析法研究了该水库年降水量的年际变化特征,构建了年降水量自回归模型,并对库区未来的降水量趋势进行了预测。结果表明:建立的模型预测结果比较符合实际,但中长期预测效果较差。

石头口门水库上下游地下水同位素特征及年龄

石头口门水库为长春市重要的水源地,为查明该地区地下水来源及年龄,采集地表水和地下水等不同水体同位素样品,并测试D、18O和氚,分析其同位素特征。结果表明,石头口门上下游地下水主要补给来源于大气降水,地下水年龄普遍较轻,多数10 a之内,部分为核爆炸时期与现代水混合水。地下水与地表水联系比较密切,深层地下水受到地球化学作用影响较深。

石头口门水库饮用水水源地一、二级保护区生态补偿初探

石头口门水库是吉林省省会长春市的主要饮用水源地之一,水源地保护与水源地所在地的经济发展之间存在矛盾。本文以石头口门水库生活饮用水源地一、二级保护区为研究对象,以生态补偿的理论为基础,从不同角度对生态补偿标准进行核算并确定补偿标准,提出水源地生态补偿的保障机制。

应用标识指数法评价石头口门水库水质

介绍了标识指数法的原理,依据长春市石头口门水库2001—2007年的水质监测资料及《地表水环境质量标准》(GB3838—2002),选取总氮、总磷、溶解氧、化学需氧量等7种主要评价因子,应用标识指数法评价了长春市石头口门水库的水质。结果表明:2005年水库水质为Ⅲ类,其余各年份水库水质均为Ⅱ类;石头口门水库水质总体上达到了地表水Ⅱ类标准,水质较好,但个别评价因子严重超标,氮、磷营养盐及有机物为主要污染因子,水库富营养化趋势明显。

石头口门水库饮用水水源地生态风险评价

以石头口门水库水源地为研究区域,将生态风险评价引入水库水源地评价中,从自然条件和人为干扰状况出发,根据生态风险评价框架和层次分析思想建立石头口门水库水源地生态风险评价指标体系。在研究区历史资料考证和野外考察的基础上,筛选出点源污染、面源污染及干旱作为风险源。结果表明,石头口门水库水源地的生态风险分布具有明显的空间差异性。研究还发现,对石头口门水库水源地生态风险值贡献较大的因子为N元素和P元素,二者的权重分别为0.224 7和0.195 4。研究结果可为环境管理和生态风险决策提供数量化的理论依据和数据支持。

长春市石头口门水库水利风景区资源类型及价值浅析

本文比照旅游资源学的资源类型划分方法,从石头口门水库水利风景区资源的属性特征出发,对石头口门水库水利风景区的资源类型进行了划分,并对其价值从经济、生态和社会等三方面进行了阐述。

石头口门水库藻类种群组成特征研究

2008年9月5日采集石头口门水库42份水样，制片，电子显微镜下观察，研究结果表明：藻类共有5门，7纲，15目，27科，47属。其中，绿藻门最多，2纲，4目，9科，20属；其次是硅藻门，2纲，5目。7科，11属；再次是蓝藻门，1纲，3目，8科，13属；黄藻门较少，1纲，2目，2科，2属；红藻门仅有1纲，1目，1科，1属。采用血球计数板计数法计算原始水样中的藻类的平均密度。得出石头口门水库藻类的平均密度为3．80×10^4个／L，变动范围在1．00×10^4～8．00×10^4个／L之间。绿藻门属的数量和密度分别占到了42，55％，88．39％，是石头口门水库的优势藻类种群。

石头口门水库集水域非点源污染的研究

近年来,由于集约化种植、畜禽养殖以及生活污水排放等方式,大部分地区出现了严重的非点源污染情况。该研究以石头口门水库集水域为研究区,运用SWAT模型,基于GIS技术,依据研究区2000-2007年实测水文和水质数据,对SWAT模型模拟结果进行了率定和验证,从而确定了SWAT模型在石头口门水库集水域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,为分析石头口门水库集水域非点源污染情况提供可靠的依据。