有限数据条件下基于MIKE BASIN的人工开挖河段独流减河水文模拟

以滨海流域的人工开挖河道独流减河为研究对象,以水文分析软件MIKE BASIN为模拟平台,在数据资源缺失的条件下,通过应用示意性集水区,并耦合应用NAM降雨径流模型,初步构建独流减河水文模拟模型,并结合采用样本分割法和相似流域评价法2种方法对模型进行验证。结果表明,该模型的率定及验证过程都较为成功,能对独流减河特殊地形状况并且数据缺失条件下的水文变化过程进行较好模拟。MIKE BASIN/NAM模型对于平原地区的人工开挖河段具有一定的适用性。

独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应

尺度效应是景观生态学研究的核心问题之一,是正确理解和感知景观格局与生态过程相互作用及其动态变化特征的基础.针对GI(绿色基础设施)进行空间格局与景观连通性分析具有强烈的尺度依赖性的问题,以天津市独流减河流域为例,利用ArcGIS10.1、ENVI5.3和eCognition8.9软件进行面向对象土地利用分类,基于MSPA(形态学空间格局分析)方法和景观连通性分析方法,借助GuidosToolbox2.6和Conefor2.6软件,通过设置不同的粒度、边缘宽度和扩散距离,对2016年研究区GI的粒度效应、边缘效应和距离效应进行定量分析和评价.结果表明:①MSP(形态学空间格局)类型具有明显的粒度效应和边缘效应,较小的粒度和边缘宽度会得到更为详细的空间格局信息.②粒度效应改变GI像元的空间分布,会导致GI空间信息的丢失或增加,直接影响MSP类型的空间配置和量化关系;而边缘效应不会改变GI像元的空间分布,使得GI空间信息不发生改变,但对MSP类型的影响更为显著.③景观连通性与扩散距离具有直接关系,扩散距离越大,GI核心区景观连通性越高,当扩散距离增至一定程度时,所有核心区会连接成一个网络整体,景观连通性达到最大,研究区GI核心区的扩散距离关键值在2.5~4.5km之间.研究显示,独流减河流域GI要素尺度效应明显但机理不同,基于MSPA和景观连通性分析方法能够更加直观地反映各景观类型和网络组分的空间变化特征和数值变化规律.

基于控制单元的独流减河流域农村非点源污染空间特征解析

提出了一种基于子流域的控制单元划分方法,估算了独流减河流域农田种植、畜禽养殖、农村生活和水产养殖4个主要来源的农村非点源COD、TN、TP和氨氮的入河量,并进行空间特征解析。结果表明,2015年独流减河流域农村非点源COD、TN、TP和氨氮总入河量分别为5 036.20、1 373.94、231.75、573.73t,COD是流域中最主要的农村非点源污染物。4个来源对流域污染物入河量的贡献大小依次为农村生活、农田种植、水产养殖和畜禽养殖。空间特征解析结果表明,西部的控制单元1和控制单元2污染物入河量大,东北部的控制单元3、控制单元4包括控制单元5污染物入河量小。主要污染水系为子牙河水系、南运河水系、青静黄排水渠水系、运东排干水系等。

独流减河流域表层沉积物重金属污染特征及风险评价

独流减河流域属于典型滨海缺水区域,多水源并存且污染形势严峻,沉积物可能具有重金属潜在生态风险。采集了独流减河流域16条河流表层沉积物,分析了10种重金属元素（V、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Mo、Sn）污染水平,从流域层面评价了次级河流表层沉积物重金属的潜在生态风险。结果表明,与背景值（天津水系沉积物重金属背景值）相比,除V、Cr外,其它8种重金属元素超标1.0~7.1倍。富集系数分析显示沉积物中重金属V、Cr、Ni和Zn均未发生富集（富集系数小于1.5）。而Cu、Cd、Pb、As、Mo和Sn平均富集系数分别为5.36、7.29、1.54、7.67、8.03和2.91,均存在不同程度的富集。独流减河流域表层沉积物重金属潜在生态风险指数RI值范围为115~445,平均值为313,总体属于高生态风险等级。空间分布上,独流减河流域静海区西部、津南区北部以及大港南部表层沉积物重金属表现出较高的生态风险,独流减河周边表层沉积物表现为相对较低的风险。

基于多元统计分析的独流减河水质时空特征

为了解独流减河流域水质时空特征及污染物排放结构情况,准确掌握污染来源和防控重点,达到改善流域水质的目的,基于2017年独流减河流域9个监测断面的8个水质指标的监测数据,采用综合水质标识指数法进行水质评价,运用多元统计分析方法中的聚类分析和主成分分析开展水质时空分布特征及污染物来源解析研究。结果表明:独流减河流域水质时空特征差异显著,干流水质优于支流水质;时间维度划分为2个时段T_(1)(1—3月)和T_(2)(4—12月),T_(2)时段水质优于T_(1)时段,氨氮、总磷和阴离子表面活性剂是各时段的主要污染因子,畜禽养殖、农村居民生活为主要污染源,氟离子和COD_(Cr)分别是T_(1)和T_(2)时段的另外主要污染因子,代表工业电镀行业废水污染和耗氧有机污染。空间分布划为G_(1)组和G_(2)组,其中G_(1)组主要位于中上游,主要污染因子为氨氮、总磷及阴离子表面活性剂,代表畜禽养殖和居民生活污染;G_(2)组位于中下游,主要污染因子为化学需氧量、总磷和氟化物,代表城镇居民生活污染和工业电镀行业废水污染,G_(2)组水体水质优于G_(1)组。

天津独流减河流域不同等级河流沉积物细菌区系及功能辨识

细菌群落对环境变化的敏感性较高,但在相似等级的生态条件下其代谢功能或具有趋同性.为探讨微生物群落的这种环境属性并验证其用于流域功能单元划分方面的可行性,本文以天津市独流减河流域上游汇水段河流表层沉积物为研究对象,从河道干流(MS)、左岸支流(LT)和右岸支流(RT)这3个连续的空间单元入手,研究沉积物中细菌的多样性、结构和功能代谢丰度,并探讨其作为流域功能单元划分关键因子的可行性.结果表明,不同等级河流沉积物之间细菌的Shannon指数和Simpson指数无显著差异(P>0.05),但Chao1、Ace、Observed_species和PD_whole_tree指数均呈现支流显著高于干流的现象(P<0.05).细菌优势菌门的相对丰度在不同等级河流沉积物中差异不显著,但其功能代谢丰度则表现为干流显著高于支流(P<0.05),而不同支流之间差异不显著(P>0.05).本研究发现,除可交换态磷和硝态氮之外,其他理化性质在不同河流空间单元之间差异不显著,但pH和铁铝结合态磷显著影响了细菌群落的结构组成,有机质和总氮则与细菌功能代谢密切相关.研究同时发现,基于细菌代谢丰度可将河道干流和支流清晰地分成了Level-1和Level-2两个不同的功能单元,表明沉积物中细菌群落的功能代谢丰度可以作为流域功能单元划分的依据.