基于3S技术的辽宁省石佛寺人工湿地信息管理系统建立

利用3S技术,以0.5m分辨率遥感影像为数据源,ArcGIS9.3为操作平台,并采取目视解译的方法,进行信息提取,建立石佛寺水库人工湿地信息管理系统,实现了对研究区域的专题地图的绘制、空间信息查询、空间数据分析等功能。对石佛寺水库的管理决策具有指导意义。

石佛寺人工湿地对周围气候的影响

为了研究石佛寺人工湿地对周围气候的影响,利用石佛寺人工湿地内部、周围及较远处气象站点的逐日气温、降水、相对湿度、风速等气象资料,分析石佛寺人工湿地建成前后周围地区各气候要素的变化特征,以及各站点四季和代表月的逐日温湿度变化情况。结果表明:年降水量呈逐年递增趋势,年均增加22mm,建湿地后的多年平均及夏秋两季的降水量比建湿地前明显增加;年平均气温呈缓慢下降趋势,年均下降0.2℃,多年平均及四季的平均温度均比建湿地前降低;年平均相对湿度变化趋势不明显,但春、秋两季相对湿度在建湿地后增加明显,增幅分别为0.55%和2.26%;年平均风速呈下降趋势,夏季在建湿地后减小明显。月代表法亦说明新城子站受湿地小气候影响大,对较远的沈阳站影响甚微。

石佛寺人工湿地生态系统健康评价研究

根据石佛寺人工湿地的保护和管理目标,从生态系统特性、功能特性和扰动特性3方面出发,选取具有代表性的10个评价指标,提出5级评价标准来建立石佛寺人工湿地生态系统健康评价指标体系。石佛寺人工湿地生态系统健康评价模型采用模糊模式识别模型,各指标权重采用层次分析法确定。评价结果表明:石佛寺人工湿地生态系统健康状况为Ⅱ级,属健康状态,评价结果与实际情况相符。并对湿地健康状况进行了分析,为湿地管理和调控提供了科学依据。

基于能值理论的石佛寺人工湿地资源能值-货币价值评价与分析

基于奥德姆H.T.Odum创立的生态经济系统能值分析理论,针对石佛寺人工湿地生态系统的能量流动状况及其经济价值定量分析了其生态系统结构和功能的整体特征。结果表明:石佛寺人工湿地可再生能源(包括阳光、风及雨水)以及资本产出在整个生态系统中占的比重较大,应把生态服务效应的保护与利用放在首位,以保护石佛寺人工湿地生态系统平衡及经济和生态环境的可持续发展。

石佛寺人工湿地水质综合评价与分析

文章采用灰色聚类法评价石佛寺人工湿地2009-2012年间4年间的进出口处水质级别。选取溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、总氮作为评价指标,以国家规定的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)为评价标准将水质分为5个等级,水质评价级别的确定采用级别特征值,可较为精确的反映水质状况。评价结果表明:汛期湿地对水体的净化作用明显,因为汛期水生植物生长旺盛,微生物活跃,水体自净能力强。2012年湿地净化作用不明显,可能是水生植物腐解导致的,应加强此方面的研究。

石佛寺人工湿地水体富营养化评价与分析

采用灰色聚类法并选定DO,CODMn,BOD5,NH3-N,TN和TP为聚类指标,对石佛寺人工湿地水体富营养化进行综合评价。结果表明:石佛寺人工湿地水质状况较好,对供水无影响,可保证安全供水。建湿地后与建湿地前相比水体富营养化程度有所降低,但并不明显。汛期的水体富营养级别高于非汛期,这主要是因为汛期来水量大,所带入的营养物质多,加上农作物生长季节化肥、农药等的施用,使流域内大量的氮、磷等营养盐随地表径流汇入湿地内,提高了湿地内氮、磷等的含量。防止水体富营养化的主要措施为:及时收割水生植物,防止二次污染;控制流域内点源和面源污染。

石佛寺表面流人工湿地对辽河水质净化效果研究

以石佛寺人工湿地为研究背景,通过对湿地水质进行长期监测,来研究人工湿地对辽河水质的修复效果。结果表明:石佛寺表面流人工湿地对有机物、溶解氧与营养盐具有良好的修复效果。对CODMn、CODCr和BOD5的去除率最高可分别达到48.3%、66.5%和65.8%;部分时段湿地出口处DO比入口有所降低,但比建立人工湿地前DO浓度高,微生物对有机污染物的分解需要消耗溶解氧;在汛期对NH3-N、TN和TP的去除率最高可达78.1%、88.2%和72.0%。汛期出口水质基本达到Ⅲ类水质标准,符合《辽宁省水功能区划》石佛寺水库水质级别为Ⅲ类的要求。2012年水质状况良好,但部分去除率出现负值,说明要加强水生植物衰败后的管理,防止对水质的二次污染。

石佛寺人工湿地生态系统能值分析与发展评价

为评估石佛寺人工湿地生态系统的能量流动状况及其经济价值,应用H.T.Odum创立的生态经济系统能值分析理论,定量分析石佛寺人工湿地生态系统结构和功能的整体特征,结果表明:石佛寺人工湿地可再生能源(包括阳光、风及雨水)以及生态服务在整个生态系统中占的比重较大,太阳能值分别为1.28×1020 sej、2.27×1019sej,货币价值分别为5.2×108美元、9.32×107美元。能值分析结果表明,应把生态服务效应的保护与利用放在首位,为保护经济和生态环境的可持续发展而努力,同时也应保护石佛寺人工湿地生态系统平衡,使之更好地向可持续方向发展。

石佛寺人工湿地对辽河水质净化效果的影响

为研究石佛寺人工湿地对辽河水质的净化效果,基于模糊模式识别理论建立了石佛寺人工湿地模糊模式识别水质综合评价模型,对石佛寺人工湿地2009~2013年汛期和非汛期进口、中间、出口的水质进行评价,分析了各断面水质级别及其特征值的变化情况,并计算了不同流量时石佛寺人工湿地对各水污染物的净化效率。结果表明,石佛寺人工湿地对辽河水质具有明显的净化效果,且汛期的净化效果好于非汛期。评价结果客观实际,证明该方法是科学、可靠的,具有较高的应用和研究价值。

石佛寺人工湿地水生植物调查与动态变化研究

为改善生态环境,石佛寺水库于2009年进行生态蓄水,同时建立石佛寺人工湿地。2012年和2013年对水生植物进行了调查,调查方法为实地调查和遥感调查。将水生植物分为湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物。调查结果表明:石佛寺人工湿地共有水生植物80种,隶属33科64属;比2009年有大幅度的增加,新出现了浮叶植物和沉水植物,增加了湿生植物和挺水植物种数;2013年与2012年对比,植物种数也有增加,优势种两年之间有所更替,这也是符合植物群落演替规律的。整个湿地生态系统处于健康有序发展状态。石佛寺人工湿地的建立与发展过程,可为其他湿地的构建提供借鉴。

石佛寺人工湿地不同营养特征淤积物对水生植物生长的影响

为研究淤积物营养特征对不同生长时期内水生植物生物量的影响,在石佛寺水库人工湿地采集对比了芦苇(Phragmites communis)和蒲草(Typha angustifolia)两种不同水生植物区域内的淤积物和生物植株,研究了不同营养特征淤积物对水生植物生物量的影响。结果表明:淤积物内营养特征与各时期内水生植物的生物量具有一定的相关关系。生长初期,芦苇和蒲草的生物量与淤积物中氮元素(N)和磷元素(P)呈负相关,其中与TP含量的相关性达到显著水平(p<0.05),即较高的淤积物中营养元素含量会对水生植物的生长产生抑制作用;随着水生植物的进一步生长,这种抑制作用逐渐变小,并逐渐转变为促进作用,淤积物中营养元素含量与水生植物生物量的相关关系由负相关转为正相关;水生植物进入成熟期后,芦苇和蒲草的生物量达到最大值,淤积物内TN及TP含量均与水生植物的生物量呈显著正相关关系;之后随水生植物死亡腐解,这种关系逐渐消失。淤积物营养水平会对水生植物生长产生影响,主要表现在生物量的累积上。不同水生植物生长所受影响有所差异,蒲草的生物量与淤积物中营养元素含量的相关性更高。

石佛寺人工湿地对水体中富营养物质去除效果分析

以石佛寺人工湿地为研究对象,通过对湿地内各项水体富营养指标监测数据的分析,研究人工湿地对辽河水中富营养物质的去除效果。结果表明:2009年石佛寺人工湿地建成以来,水库出口处水体富营养情况明显好于湿地建成前,其中DO含量明显增加,有机物CODMn,BOD5及营养盐NH3-N,TN和TP的含量有显著降低。辽河水流经湿地内部,部分时段水体中DO含量的变化率出现负值,但湿地出口处DO含量均达到7.0mg/L以上;湿地对有机物及营养盐具有良好的去除效果,且去除效果在汛期好于非汛期,2009—2011年的去除率均达到正值,对有机物CODMn,BOD5的最大去除率分别可达到48.3%,65.8%,对营养盐NH3-N,TN和TP的最大去除率分别可达到78.1%,88.2%和72.0%;2012—2013年部分时段的去除率出现了负值,说明随着湿地运行时间的延长,植物死亡后的腐烂分解会导致富营养物质的二次释放。

石佛寺人工湿地不同水生植物的促淤效应研究

为探究淤积物与水生植物间的关系,制定适当的水生植物管理政策,通过在石佛寺水库人工湿地采集对比4种不同水生植物(荷花、蒲草、芦苇、混合植物)以及主河道区域的淤积物,分析各区域内淤积物密度及TOC(有机碳)含量,研究这4种水生植物对淤积物总重量及淤积深度的影响。结果表明:目前湿地内淤积较为严重,平均淤积深度为0.824m各区域淤积物平均密度为1.106t·m^-3,水生植物的种植会使附近区域内淤积物密度明显降低。湿地淤积总量约为14699978t,其中生物有机质含量占1.31%,即淤积总量中有98.69%为非生物淤积,湿地内淤积物的主要是由外源的无机物质所形成的非生物淤积构成。但水生植物的促淤效应会使淤积物变得疏松,从而增加淤积物的深度。因水生植物的种植,湿地内淤积物深度增加0.261m,占湿地内平均淤积深度的31.7%。其中荷花区域内淤积物中TOC含量最高,促淤效应最为明显,使淤积深度增加约0.101m;芦苇与蒲草对淤积深度的影响较为接近,分别会使淤积深度增加0.067和0.063m;混合植物区域(包括沉水植物、根生浮叶植物和自由漂浮植物)内淤积物中TOC含量最少,促淤效应最差,但仍可以使湿地平均淤积深度增加0.030m。水生植物对于淤积深度影响的主要原因是死亡腐解后对淤积产生的疏松效应,应及时对植株残体收获利用。

石佛寺人工湿地不同水生植物区域磷的沉积特征分析

为分析石佛寺人工湿地不同水生植物区域磷的沉积特征,研究了石佛寺水库人工湿地4种不同水生植物(荷花、蒲草、芦苇、沉水及浮叶植物的混合区域)和空白区域底泥中磷沉积变化规律及其成因。结果表明,水生植物可有效抑制底泥沉积物中磷元素的释放,且不同植物区域磷的沉积特征不同,其中芦苇区域底泥中磷含量最高,抑制底泥磷释放能力较强,蒲草区域底泥中磷的含量最低,抑制底泥中磷释放能力较弱,而无植物的空白区域对底泥中磷的沉积特性无明显影响;不同温度对底泥中磷的沉积有一定的影响,当温度较高时,底泥中磷含量会有所增高;当冬季水生植物开始死亡腐解后,有水生植物种植的区域底泥中磷含量会有明显提升。

石佛寺人工湿地环境效应与生态管理对策

以石佛寺人工湿地为研究对象。通过调查研究与数据分析,石佛寺人工湿地主要环境效应包括湿地内物种多样性、对水质具有改善作用、对微气候及周围气候具有改善作用等。石佛寺人工湿地对生态环境产生了正面影响,但新形成的湿地生态系统还具有脆弱性,还需要加强管理,经分析主要生态管理对策如下:对芦苇、蒲草和荷花进行收割;对过渡生长的浮叶和沉水植物进行适当的控制与打捞,但要保证该物种不会消失;建立植物缓冲带;限制旅游等。

石佛寺水库人工湿地生态监测系统设计研究

文中通过对石佛寺人工湿地内水生植物、野生动物、水质、沉水植物腐解及气象等监测要素的系统设计,详细阐述了大型人工湿地的生态监测的内容和方法,为人工湿地的生态监测系统设计提供借鉴。

石佛寺人工湿地不同水生植物对水质净化效应分析

为分析不同水生植物与水体中营养物质含量间的关系,了解不同水生植物对水质的净化效果,通过在石佛寺人工湿地采集并对比不同水生植物区域内水体中COD Cr、TP、TN和COD Mn含量,研究不同水生植物对水质的净化效果。结果表明:水生植物对于水质的净化效果明显,有水生植物种植的区域内营养物质含量明显低于无水生植物种植的区域。不同水生植物对水质的净化效果有较大差异,挺水植物区域强于由其他3种水生植物组成的混合植物区域,挺水植物中芦苇对水体中COD Cr和TP的净化效果最好;水烛对COD Mn的净化效果最好;芦苇和水烛对TN的净化效果较为接近,但明显强于荷花。

石佛寺人工湿地生态系统服务价值评估

本文通过野外调查结果,结合相关资料,选用市场价值法、影子工程法、生态价值法等对石佛寺水库的人工湿地生态服务价值进行了评估。结果表明,供水与蓄水、调蓄洪水、降解污染功能价值显著,说明石佛寺人工湿地自2009年形成以来,为人类生态环境和社会经济做出了巨大贡献。

石佛寺水库人工湿地生态水位研究

本文介绍了石佛寺水库的工程情况及人工湿地的重要性。通过对生态水面景观效果、不同生态蓄水位预泄时长和不同生态蓄水位坝后浸没影响等方面的对比分析,确定了最为科学合理的蓄水水位和调度方式。

沉水植物腐解对人工湿地水质的持续影响研究

为研究石佛寺人工湿地主要沉水植物穗状狐尾藻、金鱼藻、眼子菜和黑藻腐解对水质的持续影响,进行室内腐解模拟桶装试验。为了对比加底泥与不加底泥以及不同生物量在沉水植物腐解过程中对水体的影响,每种沉水植物进行3例桶装试验,为两组对照试验。监测指标有:温度、pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(CODCr)、总氮、总磷。结果表明:(1)随着4种植物的腐解DO先升高后降低,处于低水平的时间相对较长,会影响水体中需氧生物的生存。(2)4种植物腐解过程中均会向水体中释放含氮、含磷物质和有机物,生物量越大向水体中释放的越多。(3)4种植物腐解后一部分含氮物质和含磷物质会进入底泥,底泥中磷的再释放是水中富营养化的一个重要内源。(4)4种沉水植物腐解对水体中有机物的影响是短期的,即初期上覆水体中含量高,待残体分解沉降后,CODCr浓度均小于10mg/L。