基于系统动力学的巢湖流域水资源承载力动态预测与调控

湖泊流域水资源承载能力动态预测与调控是维护湖泊生态安全、保障社会经济健康持续发展的重要基础和手段.本文以巢湖流域为研究对象,提出基于系统动力学的湖泊流域水资源承载力动态预测技术和试验优化调控方法.首先以县(市)为基本单元构建水资源承载力系统动力学模拟与动态预测模型;再从空间上将各县(市)耦合为流域系统整体模型,并通过敏感性分析筛选量质要素调控指标;最后采用正交试验设计确定流域水资源承载力优化调控方案.结果表明:由于流域内产业规模的扩大以及城镇化率的提升,20172050年巢湖流域水资源承载状态值整体呈恶化趋势,并于2030年以后将长期处于超载状态,通过对影响要素针对性优化调控后,20172050年流域水资源承载状态均达到临界或可载.研究表明本文提出的方法对于促进区域社会经济环境协调发展和改善流域水资源承载力具有较好的实际应用价值.     

综合营养状态指数(TLI)在夏季长江中下游湖库评价中的局限及改进意见

综合营养状态指数(TLI)在中国湖库富营养化评价中应用非常广泛.对于该指数的各分项指标,基于叶绿素a的评估结果是富营养化风险的直接体现,是最终指示;而基于理化指标(总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数)的评估结果是间接指示.如果两者TLI评估结果存在显著差异,则说明基于理化参数的TLI评估结果低估或者高估了实际富营养化水平和相关风险.本文针对长江中下游湖库的基于水质理化指标和基于叶绿素a的TLI结果是否匹配的问题开展了调查分析.结果表明,对于非通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷、高锰酸盐指数的TLI评估结果均低估了富营养化水平和相关风险;对于通江浅水湖泊而言,基于总氮、总磷和透明度的TLI评估结果高估了富营养化水平和相关风险,而基于高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平;对于深水水库,基于总氮的TLI指数评估结果高估了富营养化水平,而基于总磷、透明度和高锰酸盐指数的结果低估了富营养化水平.上述水质理化指标和叶绿素a评估结果不匹配的原因为以下两点:第一,部分物理化学指标失去了对富营养化风险(叶绿素a)的指示意义,如通江浅水湖泊的总氮、总磷、透明度和高锰酸盐指数以及深水湖泊的总氮;第二,部分富营养化理化指标和叶绿素a原有关系发生错位,比如对于深水湖泊总磷对叶绿素a的响应比TLI指数构建所采用的关系更加敏感.针对TLI理化指标评估在长江中下游湖库应用中存在的问题提出如下改进建议:1)结合长时间序列历史数据,基于分位数回归等方法构建特定湖泊的叶绿素a和理化参数的响应关系,开发“一湖一策”的评估公式;2)根据换水周期和湖泊面积水深比对进行湖泊分类,建立特定湖泊类型的叶绿素a和理化参数的响应关系,构建“一类一策”的评估公式;3)在富营养化评估结果中应分别量化富营养化状态参数(营养盐水平)和富营养化风险参数(叶绿素a)以及两者比值,但生物指标是富营养化评估的最终指示.现阶段我国富营养化评价和管理多为“全国一策”,可能很难满足经济高效的管理需求.因此,本研究所建议和综述的“一类一策”和“一湖一策”的湖泊富营养化评估方法对未来的湖泊生态管理可能具有重要意义.     

滇西北地区高山湖泊沃迪错近两百年来环境变化及枝角类群落响应

区域增温和大气氮沉降作用已成为高山湖泊面临的重要环境胁迫,已有高山湖泊生物群落响应的长期模式研究主要集中于藻类而缺乏更高营养级生物(如浮游动物)的系统调查。本研究选择滇西北地区深水型的高山湖泊沃迪错开展沉积物调查,通过多指标分析(总氮、总磷、叶绿素a、氮稳定同位素等)并结合区域气候重建记录,识别近两百年来该湖泊及流域环境的变化历史,进一步利用枝角类群落指标(物种组成、生物量等)定量评价了湖泊生物群落的响应模式与驱动因子。结果表明,湖泊营养水平(如总氮浓度)和初级生产力(叶绿素a浓度等)在过去近两百年总体呈上升趋势。相关分析显示,大气氮沉降和流域外源输入是影响总氮上升的主要因素,同时区域增温和营养盐富集促进了湖泊初级生产力的不断上升。自1960s以来区域升温明显,湖泊营养水平和叶绿素a浓度呈现加速上升的趋势。钻孔中枝角类群落以浮游属种(Daphnia longispina等)为优势种,在1900AD以前D.longispina相对丰度较为稳定(40.83%±8.02%),之后出现下降趋势且在1948—1965年间明显下降,之后再次明显上升并成为主要优势种。排序分析显示,气温、叶绿素a和总...     

太湖流域典型中小型湖泊富营养化演变分析(1991-2010年)

通过分析太湖流域的中小型湖泊富营养化指标近20年的变化趋势,探讨流域富营养化特征的总体演变趋势.从全流域看,总氮浓度在近20年里呈稳中略降的趋势;而总磷浓度在近20年里有较明显上升趋势;作为营养物上升的直接响应指标叶绿素a呈快速上升趋势,平均值从1991年的7.0μg/L上升至2010年的27.5μg/L,20年间上升了近3倍,叶绿素a数据离散程度出现大幅上升,标准差从1991年的1.25μg/L上升至2010年的19.06μg/L,说明各湖富营养化程度的空间分异性在加大,藻华风险增加;透明度在近20年中虽有波动,但整体仍呈下降趋势.综合营养状态指数(TLIc)计算结果显示,近20年过水型湖泊淀山湖和昆承湖的TLIc指数明显高于封闭型湖泊水源地尚湖和傀儡湖.典型过水型湖泊(淀山湖)、封闭型湖泊水源地(尚湖和傀儡湖)以及典型的渔业生产型湖泊(长荡湖)的富营养化演变过程有所差异,主要受湖泊本身自然属性、污染控制强度、管理模式、功能定位等影响.     

近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析

以云贵高原湖泊近30 a来的TM、ETM~+和OLI遥感影像为数据源,采用归一化水体指数(NDWI)、改进归一化水体指数(MNDWI)、新型水体指数(NWI)、增强型水体指数(EWI)和自动水体提取指数5种水体指数提取了1985—2015年云贵高原10个湖泊表面水体面积,并对各种算法进行精度对比分析.针对湖泊各自特点采用不同的水体指数提取其表面水体面积,并进行水体面积变化时空分析.结果表明:云贵高原湖泊表面水体面积总体呈现先增加后缩减趋势,1985—1995年湖泊表面水体面积增加了30.86 km~2,1995—2015年湖泊水体表面面积减少了48.12 km~2,其中,面积变化最大的是杞麓湖与异龙湖.对云贵高原湖泊表面水体面积变化与该区域的年降水量、蒸发量、平均气温、流域植被覆盖面积和人类活动时空进行相关分析,结果表明:1)高原湖泊对区域气候变化的响应具有明显的空间差异性,云贵高原湖泊的表面水体面积与气候相关性较显著,气温升高引起蒸发加速,降水量下降,湖面不断缩小,与逐年上升的气温呈负相关,与逐年波动上升的蒸发量呈负相关,与逐年减少的降水量呈正相关;2)云贵高原湖泊各流域的植被覆盖面积与湖泊面积变化相关性较弱;3)人类活动是影响湖泊面积变化的重要因素,大肆围湖造田、围湖养殖以及旅游开发等人类活动直接导致云贵高原湖泊面积的锐减,并对湖泊生态环境产生重要影响.     

我国湖泊水文学研究进展与展望

湖泊是地球表层水体的重要组成部分,在区域社会经济发展和生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用.气候变化和高强度的水资源开发利用等,导致湖泊物理、化学特性在时空格局上发生显著的变化,引起一系列的社会、环境、气候等响应.湖泊水文学研究湖泊水文要素及其时空变化特征、平衡关系与变化规律,在水文过程演变与归因解析、湖泊洪旱发生机理与调控、湖泊资源评估与可持续利用等方面,解决了众多理论和实践问题,为区域发展提供了强大支撑.本文评述了近50年来我国湖泊水文学的发展与研究进展,重点阐述湖泊水量平衡与水量变化、湖泊水动力与水文过程调蓄、湖泊极端水文事件成因、湖泊水文遥感反演等方面的研究进展,展望了湖泊水文学的未来发展趋势.     

鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟

本文以鄱阳湖湖泊流域系统为研究对象,鉴于该湖泊流域系统尺度较大,下垫面自然属性呈现高度空间异质性且具有流域-平原区-湖泊不同机制的水文水动力过程,为了真实描述湖泊流域间的水文水动力联系及反映不同过程间的作用机制,构建了鄱阳湖湖泊流域联合模拟模型.该模型基于自主研发的流域分布式水文模型WATLAC和湖滨平原区产流模型以及水动力模型MIKE 21 3个不同功能子模型的连接来实现该复杂系统的模拟.模型的联合采用输入-输出驱动及子模型的顺序执行进程,即将五大子流域与平原区入湖径流量作为输入条件来驱动湖泊水动力模型,模拟湖泊水位对流域入湖径流量的响应.以2000-2005年鄱阳湖流域6个水文站点的河道径流量、流域基流指数以及湖泊4个站点的水位资料来率定模型,其中各站点日径流量拟合的纳希效率系数E_ns为0.71~0.84,确定性系数R²介于0.70~0.88之间,而湖泊各站点水位拟合的纳希效率系数E_ns变化为0.88~0.98,确定性系数R²为0.96~0.98,均取得令人满意的率定结果.本文提出的鄱阳湖湖泊流域系统水文水动力联合模拟模型能较为理想再现湖泊水位对流域降雨-径流过程的响应.水位模拟结果进一步表明,该联合模型能用来获取重要的水动力空间变化特征.该模型可作为有效工具定量揭示湖泊流域系统水文水动力过程对气候变化和流域人类活动的响应.     

基于PSR模型的乌梁素海生态系统健康分区评价

在压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型的基础上,诊断了内蒙古乌梁素海不同湖区的生态系统健康状态.从湖泊生态环境特征、生态功能和社会环境3个方面筛选出25项诊断指标,在专家打分法的基础上,采用层次分析法确定每项指标的权重.根据湖区生态环境特征差异,将湖泊划分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个不同的区域,分别诊断各个区域的健康状态.结果显示,乌梁素海生态系统综合健康指数在0.3~0.5之间,属于警戒或者较差的状态.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区域的综合健康指数分别为0.3395、0.3866和0.4494.基于湖泊的生态系统健康存在区位上差异,为恢复湖泊健康提出有针对性的措施.本研究的开展,可为湖泊生态系统恢复和管理政策的制定提供科学依据.     

博斯腾湖水盐动态变化(1951-2011年)及对气候变化的响应

分析了1951-2011年博斯腾湖历史水位和湖水矿化度的动态变化特征,解析了博斯腾湖水量与水质对气候变化的响应及未来变化趋势.结果表明,博斯腾湖水位在60年内经历了两个突变时期,突变时间分别为1974年和1994年,湖水矿化度也相应地呈现了三个动态变化阶段,水量与水位呈极显著负相关,但水质变化滞后于水位变化1年;流域气温呈显著增加趋势,气温升高的突变时间为1993年,与开都河出山口径流突变时间一致,但降水变化不显著;1993年前,博斯腾湖水量主要受气温和人类活动双重影响,1993年后博斯腾湖水量主要受气温的显著影响,气温主要通过改变入湖水量及湖区蒸发损耗来调控湖泊水位和水质;未来气温持续升高情景下,博斯腾湖水位将面临降低趋势,水质也将有恶化趋势.因此,为合理开发利用博斯腾湖水资源,减少水资源无效损耗,抑制水质恶化趋势,确保流域可持续发展,建议将博斯腾湖调水时间集中在5-9月,并严格控制孔雀河流域工农业用水量及工农业、生活污染源,减少污水排放量,减少周边地下水开发量.     

基于CiteSpace和知网数据库的《湖泊科学》创刊30年(1989-2018年)发表论文的文献计量学分析

湖泊科学是研究湖泊及其流域在人与自然相互作用下对生态系统、环境间的关系的一门交叉学科.为了探究湖泊科学研究的发展与研究前沿,通过对《湖泊科学》创刊30年（1989-2018年）来发表的全部2555篇论文的统计,分析了年发文量与影响因子年际变化趋势,并运用CiteSpace V软件绘制了可视化知识图谱.结果表明：30年来《湖泊科学》年发文量、被引频次及影响因子整体呈稳步增加的趋势,期刊拥有较为稳定与广泛的学术影响力.相关研究范围主要涉及全球气候变化、湖泊生态系统及群落结构、湖泊富营养化等方面,研究区域则多为湖泊分布较广、生态系统较脆弱且环境问题较为突出地区.文献关键词的分析得出了研究热点与趋势的三个阶段.CiteSpace对作者所在机构的分析表明,近10年来,高校已经超过研究所成为期刊作者主体.关键词词频分析表明,"太湖"、"沉积物"、"富营养化"一直是刊发内容的热点,而近10年来,浮游植物及群落结构、三峡水库逐渐成为热点.随着湖泊研究与遥感技术、统计与模拟、环境化学等进一步交叉,湖泊科学研究向着深入化、精细化方向发展.目前,湖泊科学研究已形成了湖泊水文与生态系统、湖泊生态恢复与环境评价、沉积环境与全球变化等较为稳定的研究团队,高校与科研院所成为湖泊研究主体,具有显著的区域性和集聚效应.期刊论文读者下载量统计分析表明,《湖泊科学》官网（www.jlakes.org）已经成为读者阅读和下载论文的主要渠道.根据知网数据库的统计分析,30年来,刊发论文均获得了不同数量的读者引用,单篇最高被引636次,篇均被引24次.期刊高被引论文分析说明,湖泊作为生态环境保护的重要载体,加强湖泊污染问题的预防、湖泊富营养化预测及其生态修复技术等业已成为相关研究的热点与趋势所在.同时,随着全国湖泊流域数据平台的建设与大数据融合,湖泊流域物质交换、人文影响定量评估、健康与管理、湖泊湿地生态系统保护等方面的研究将进一步加快,而湖泊研究成果在区域的应用,将为改善水环境质量,确保区域生态环境安全,为湖泊生态保护及环境改善提供有力支撑.     

江西省地震局虚拟专用网(VPN)建设

叙述了在FreeBSD环境下构建基于PPTP的VPN网关的过程和技术，分析了基本概念、实现方式以及在江西省地震信息网的实际应用等。     

山西大同数字遥测地震台网记录的震相特征

从地球及地壳的分层结构出发，使用较成熟的理论，从地震波传播的基本原理入手，结合多年的震相观察分析工作实践，选取了山西大同数字遥测地震台网近年来的一些典型震相进行了分析，得出本台网记录到震中距小于100km的地方震震相有Pg，P11，Sg，S11震中距在100km～500km的近震震相有Pn，Pg，P11，Sn，Sg,S11对比分析了在本台网内及周边地区发生的爆破与天然地震在震相上的差异性，并对其特征作了较详细的描述。     

兰州地震研究所发展的三段历史回顾

对兰州地震研究所的三段历史作回顾,分别为国家地震局、中国地震局兰州地震研究所的体制沿革变迁,中国科学院地球物理研究所;中国科学院兰州地球物理研究所观象台早期创建;兰州地震研究所硕士点早期阶段。     

山东数字地震台网子台背景噪声位移值的分布特征

利用山东数字地震台网的实时记录波形资料,采用在频率域积分方法,计算出各台站背景噪声的位移值。然后进行统计分析,得出了山东地区背景噪声位移值的空间分布和时间变化特征：台站背景噪声幅值与不同地区地质环境、岩性密切相关,位于第四系黄土覆盖层较厚的鲁西聊城、菏泽地区,鲁西北德州地区和鲁北东营、滨州地区各子台的背景噪声位移值较大,鲁中、鲁南山区和胶东半岛地区的基岩台站背景噪声位移值较小;同时,白天噪声值大于夜间噪声值,但深井观测台站的背景噪声值相对稳定。此项研究为绘制台网监测能力图提供基础数据,并为计算各台站的场地响应及震级修正值等测震学研究提供基础资料,促进台网的改建和发展。     

对齐误差对测试地震计自噪声的影响

本文在理论上研究了对齐误差对测试地震计自噪声的影响。指出对齐误差影响到2台仪器记录间的计算互功率谱密度, 进而影响到被测仪器记录间相干函数计算, 最终影响到被测仪器的自噪声计算。发现当存在对齐误差时, 在信噪比较高频段计算得到的自噪声水平比仪器的实际自噪声水平要高, 在一般的实际测试中可能高20 dB以上。为了消除对齐误差对自噪声测试的影响, 提出通过投影逆变换把观测记录变换到标准坐标系下, 再用变换后的观测记录来计算地震计自噪声。给出了基于以上思路和传感参数对比测试方法的地震计自噪声计算处理流程, 合成数据、 实际测试数据的处理检验计算结果表明, 本文方法可以有效克服地震计自噪声测试中对齐误差的影响。     

山西夏县中心地震台温泉水化学特征

采集夏县中心地震台温泉水及周边水点样品进行水化学组分特征分析。利用矩形图、Na-K-Mg三角图等方法,初步分析温泉水的水质类型、水-岩平衡状态、热储温度以及循环深度等,并结合氢氧同位素组成特征,初步分析温泉水补给来源。研究表明,夏县中心地震台温泉水化类型属于Na-Cl·SO₄型,水-岩反应属于部分成熟水,热储温度为148.8℃,循环深度为3.91 km,补给源主要为大气降水,温泉为断裂型温泉。以上结果可为该台流体异常分析提供基础研究资料,为夏县地区水化研究奠定基础。     

萧山-球川断裂富阳—建德段第四纪活动性研究

萧山-球川断裂是浙江地区1条大规模的北东向断裂,在该断裂附近曾发生过多次破坏性地震。本文通过地质调查、电法勘探和探槽开挖等方法,对萧山-球川断裂富阳—建德段第四纪活动性进行了研究。萧山-球川断裂富阳—建德段的遥感影像线性特征清楚,对地貌的控制作用较为明显,对山前的第四系发育有明显影响。通过对断裂露头剖面的分析,认为萧山-球川断裂富阳—建德段活动性质以走滑兼具逆冲为主。通过本次开挖的富阳峙山村探槽,结合ESR年龄测定,判定该断裂在第四纪早、中期有过活动,但未断错上覆中更新统上部地层,其最新活动时代为早、中更新世。     

层状地基土双自由度集总参数模型的参数识别

在土-结构的动力相互作用简化分析中,常采用双自由度集中参数模型简化土层.这种模型适合各向同性的单一土层,而实际工程场地的地基土多是各向异性的成层土层.为了将这一模型应用于此类土层,本文根据实际地震动记录,提出了一种变阻尼最小二乘反分析方法,可用来识别模型中的各个参数值.文中提出的方法具有适用范围广、计算精度较高的优点,并已通过编制FORTRAN程序加以实施和应用.     

倾斜仪时号·光源灯控器的改进

为解决地震台光记录倾斜仪灯光系统故障率高的问题 ,研制了一种时号·光源灯控器。采用了数字钟报时及定闹信号对直接延时时号灯进行控制的措施 ,使仪器的无故障运行期及蓄电池的使用寿命得以延长 ,明显提高了观测质量。     

裂隙岩体渗透性空间分布的指示克里格估值

本文较详细介绍了指示克立格估值的基本方法和原理，以指示变异函数为基本工具分析了向家坝坝址区裂隙岩体渗透性空间分布的结构特征，表明该址区裂隙岩体渗透性存在明显的各向异性特征；在此基础上用指示克立格法对未采样点处进行估值，估值结果显示坝址区裂隙岩体渗透性存在明显的壳状渗透结构特征.通过这一实际应用，表明指示克立格法可以较好地描述裂隙岩体渗透性的空间分布规律.