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密云水库上游不同空间尺度景观格局指数与水质相关性研究

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人民黄河 2024年第11期 114-120页

作者：范霄寒薛万来王赛超李垒李文忠刘可暄朱莎莎吴卿华北水利水电大学北京市水科学技术研究院流域水环境与生态技术北京市重点实验室

密云水库是北京市重要地表饮用水水源地，开展不同空间尺度景观格局指数与水质相关性分析，可以精准识别水源保护的关键区域。以密云水库上游为研究区域，基于水质监测数据和土地利用数据，利用相关性分析和冗余分析等方法，对2015年、2... 详细信息

密云水库是北京市重要地表饮用水水源地，开展不同空间尺度景观格局指数与水质相关性分析，可以精准识别水源保护的关键区域。以密云水库上游为研究区域，基于水质监测数据和土地利用数据，利用相关性分析和冗余分析等方法，对2015年、2018年、2020年研究区水质和景观格局指数进行分析，揭示不同空间尺度景观格局指数与水质的相关性，结果表明：密云水库上游不同尺度缓冲区土地利用类型主要为耕地、林地、草地；随着缓冲区半径的增大，景观破碎程度降低、斑块数量逐渐增多、不同类型斑块之间的分离程度逐渐提高；不同尺度缓冲区优势景观连通性差别不大，景观组成丰富度和均匀度接近；除TN外，研究区其余水质指标基本达到地表水Ⅱ类水质标准；半径为2 000 m的缓冲区景观格局指数对水质的解释度最高，2 000 m缓冲区是改善水质的关键区域。

关键词：水质景观格局指数相关性分析密云水库上游

北京白河流域不同空间尺度下水质对土地利用的响应关系

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环境科学研究 2024年第4期37卷 764-775页

作者：夏明珠薛万来黄俊雄李文忠李垒刘可暄李久义田秀君北京交通大学环境学院北京100044 北京市水科学技术研究院流域水环境与生态技术北京市重点实验室北京100048

为探究水质对土地利用的响应关系,以北京市山区典型季节性河流−白河流域14个小流域为研究对象,基于2022年汛期(7月)和非汛期(10月)水质数据及“国土三调”土地利用数据,采用Mann-Witney U检验、Spearman相关性分析、冗余分析(RDA)等统... 详细信息

为探究水质对土地利用的响应关系,以北京市山区典型季节性河流−白河流域14个小流域为研究对象,基于2022年汛期(7月)和非汛期(10月)水质数据及“国土三调”土地利用数据,采用Mann-Witney U检验、Spearman相关性分析、冗余分析(RDA)等统计分析方法,研究2种不同空间尺度(子流域和有水沟道带状缓冲区)下土地利用结构对pH、NH_(4)^(+)-N、TP、NO_(3)^(−)-N、TN、CODMn水质指标的影响.结果表明:①研究区土地利用类型在两种空间尺度下均以林地、园地、建设用地为主,林地占比最大,在1000 m带状缓冲区和子流域尺度下分别占78.36%和84.87%.②水质指标存在时空差异,汛期NH_(4)^(+)-N、TN平均浓度较低,非汛期NO_(3)^(−)-N、CODMn平均浓度较低;TP、NO_(3)^(−)-N属强变异类型,空间差异显著.③土地利用类型对河流水质有显著影响,汛期较非汛期影响大.建设用地和园地面积占比与各水质指标均呈显著正相关,草地面积占比与除TP浓度外的其余4项水质指标均呈显著负相关.④冗余分析结果表明,有水沟道带状1000 m缓冲区土地利用结构是对白河流域水质影响的最佳缓冲区尺度,且汛期土地利用结构对水质解释率整体高于非汛期.建议应加强对有水沟道1000 m缓冲区范围内土地利用结构的优化调整,将有助于提升密云水库上游白河流域的水生态环境状况.

关键词：土地利用结构水质尺度效应相关性分析

基于高光谱数据的密云水库水生态空间地物精细分类

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空间科学学报 2024年第1期44卷 103-113页

作者：陈珠琳李添雨张耀方薛万来谢营吴迪赵晨强马利王思棋贾坤北京师范大学地理科学学部遥感科学国家重点实验室北京100875 北京市水科学技术研究院北京100048 北京市密云水库管理处北京101512

重点水域水生态空间地物类型分布状况是其健康评估以及生态规划的重要基础.基于高分五号(GF-5)卫星高光谱数据,采用混合式特征选择算法开展北京市密云水库水生态空间地物精细分类研究.采用随机森林算法获取波段重要性排序,经过特征降维... 详细信息

重点水域水生态空间地物类型分布状况是其健康评估以及生态规划的重要基础.基于高分五号(GF-5)卫星高光谱数据,采用混合式特征选择算法开展北京市密云水库水生态空间地物精细分类研究.采用随机森林算法获取波段重要性排序,经过特征降维将总体分类精度最高的模型对应的特征集作为初始特征子集.利用后向序列选择算法搜索地物精细分类的最佳特征子集,进而开展密云水库水生态空间的地物精细分类.结果表明,高光谱数据可以实现较高精度的地物分类(总体分类精度为93.61%,Kappa系数为91.71%),相比于哨兵二号(S-2)卫星多光谱数据,在精细树种分类方面具有明显的优势.

关键词：遥感分类高光谱数据随机森林水生态空间

基于稳定同位素的水生生物食物链结构特征分析

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环境科学研究 2024年第3期37卷 586-595页

作者：张耀方李添雨李卓轩叶芝菡薛万来黄炳彬李垒张天娇董澜北京市水科学技术研究院流域水环境与生态技术北京市重点实验室北京100048 北京交通大学北京100044 北京林业大学北京100091

稳定碳、氮同位素(δ^(13)C、δ^(15)N)技术是研究水生态系统中物质循环、能量流动的重要手段.应用水生生物摄食过程中碳、氮稳定同位素比率会伴随食物链传递过程中分馏作用而变化的特征,以北京地区永定河流域山区河道、永定河流域平原... 详细信息

稳定碳、氮同位素(δ^(13)C、δ^(15)N)技术是研究水生态系统中物质循环、能量流动的重要手段.应用水生生物摄食过程中碳、氮稳定同位素比率会伴随食物链传递过程中分馏作用而变化的特征,以北京地区永定河流域山区河道、永定河流域平原河道、潮白河流域山区河道、北运河流域平原河道为研究对象,共布设30个样点,探究不同流域河道水生生物食物网结构变化特征,定量反映其水生生物摄食关系、营养级、食物网的冗余程度,揭示水生生物食物网结构、物质循环特征.结果表明:①北京地区不同流域河道δ^(13)C、δ^(15)N具有显著的空间异质性,不同流域呈现不同上升趋势,永定河流域、潮白河流域山区河道均总体呈现“L”型阶梯上升趋势,永定河流域平原河道呈现“”型上升趋势,北运河流域呈现“│”型上升趋势.②永定河流域、潮白河流域河道鱼类δ^(15)N总体稳定在8‰~18‰之间,显著大于北运河流域δ^(15)N(5‰~15‰).③不同流域鱼类δ^(15)N、δ^(13)C形成的矩阵与浮游动物、浮游植物、水生植物δ^(15)N、δ^(13)C形成的矩阵重叠比例呈现潮白河流域来,采用鱼类δ^(15)N、不同流域各类生物δ^(15)N、δ^(13)C分布矩阵并与新兴技术、统计方法等结合,可进一步深层次、精细化指导水生态系统结构功能评价、水生态系统调控等工作.

关键词：碳、氮稳定同位素水生生物食物链结构北京市

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密云水库上游(北京段)流域水生态健康评价

人民黄河 2024年第10期46卷 103-108,122页

作者：朱莎莎薛万来王赛超李垒李文忠刘可暄范霄寒吴卿华北水利水电大学河南郑州450046 北京市水科学技术研究院北京100048 流域水环境与生态技术北京市重点实验室北京100048

密云水库是北京市重要饮用水水源地,开展流域水生态健康评价并分析影响水生态健康的关键因素,对于密云水库上游(北京段)流域水生态保护具有重要意义。基于密云水库上游20个小流域生境结构、水质和水生生物数据,结合密云水库上游(北京段... 详细信息

密云水库是北京市重要饮用水水源地,开展流域水生态健康评价并分析影响水生态健康的关键因素,对于密云水库上游(北京段)流域水生态保护具有重要意义。基于密云水库上游20个小流域生境结构、水质和水生生物数据,结合密云水库上游(北京段)流域生态现状,构建了涵盖生境结构、水质和水生生物的评价指标体系,运用基于熵权法的综合健康指数法对流域水生态健康状况进行综合评价,结果表明:密云水库上游(北京段)流域水生态健康状况总体为亚健康,其中小流域健康、亚健康、一般等级占比分别为10%、65%、25%;密云水库上游(北京段)流域水生态健康状况具有较强的空间异质性,健康等级较高的地区主要分布在白马关河、琉璃河、汤河中游、天河上游,健康等级相对较低的地区主要分布在潮河、白河中下游、汤河下游、清水河、安达木河上游;面源污染、植被覆盖度低、水土流失等是影响密云水库上游(北京段)流域水生态健康的关键因素。

关键词：水生态健康生境结构水质水生生物密云水库上游

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流域水生态健康评价——以北京市密云水库上游为例

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北京水务 2024年第2期 17-23页

作者：赵振华朱莎莎薛万来李垒李文忠刘可暄河北省赤城县水务局河北张家口075599 华北水利水电大学河南郑州450046 北京市水科学技术研究院北京100048

选取北京市重要的饮用水源密云水库上游西府营、安洲坝、对家河、西口外、六道河及菜食河等6条小流域,构建了涵盖生境结构、水体理化和水生生物等3大类10项指标的评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对流域水体生态系统健康状... 详细信息

选取北京市重要的饮用水源密云水库上游西府营、安洲坝、对家河、西口外、六道河及菜食河等6条小流域,构建了涵盖生境结构、水体理化和水生生物等3大类10项指标的评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对流域水体生态系统健康状况进行综合评价。结果表明:西府营、安洲坝、对家河流域的健康状态处于非常健康等级,西口外、六道河、菜食河流域的健康状态处于健康等级。6条小流域的健康状况差异显著,西府营、安洲坝、对家河、西口外的健康状况明显优于六道河和菜食河。贡献度评价分析中,景观破碎度和硝酸盐氮贡献度相对较高,平均值为18.61%、16.4%;植被覆盖度、总磷和总氮贡献度相对较低,平均值分别为5.05%、6.56%、4.43%。研究表明在流域内控制建设用地比例、提高河岸植被质量以及维护河道自然状态对提高河流健康的重要性,可为生态河流建设提供参考。

关键词：流域水生态健康指标体系密云水库上游

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矿化度对微润灌土壤入渗特性的影响

农业机械学报 2014年第4期45卷 163-172页

作者：牛文全薛万来中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049

采用室内土箱模拟试验的方式,研究了5种矿化度条件下微润灌土壤水分的入渗特性。试验结果表明:矿化度对湿润体形状影响小,微润灌湿润体横剖面呈近似圆形;矿化度对湿润体体积影响较大,矿化水湿润体体积大于清水的湿润体体积。当矿化度为3... 详细信息

采用室内土箱模拟试验的方式,研究了5种矿化度条件下微润灌土壤水分的入渗特性。试验结果表明:矿化度对湿润体形状影响小,微润灌湿润体横剖面呈近似圆形;矿化度对湿润体体积影响较大,矿化水湿润体体积大于清水的湿润体体积。当矿化度为3 g/L时,微润灌湿润体湿润锋运移速率最大,湿润锋运移速率与时间呈幂函数关系。矿化水可增加微润灌的累计入渗量,但累计入渗量与矿化度之间不是单调关系,当矿化度为3 g/L时,累计入渗量达到最大,土壤平均含水率也最大。

关键词：矿化度湿润锋入渗微润灌溉

黄河流域农业干旱时空演变规律及其自然恢复期特征

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干旱地区农业研究 2022年第2期40卷 213-221页

作者：刘晔薛万来河北工程大学水利水电学院河北邯郸056000 北京市水科学技术研究院北京100084

以黄河流域为例,基于1970—2014年气候数据,构建了修正的帕默尔干旱指数(sc_PDSI),探究了不同气候区农业干旱的时空演变规律;其次,以0.25°×0.25°栅格为响应单元,耦合农业干旱诊断和陆地水储量数据精准识别了农业干旱自然恢复期,并利... 详细信息

以黄河流域为例,基于1970—2014年气候数据,构建了修正的帕默尔干旱指数(sc_PDSI),探究了不同气候区农业干旱的时空演变规律;其次,以0.25°×0.25°栅格为响应单元,耦合农业干旱诊断和陆地水储量数据精准识别了农业干旱自然恢复期,并利用全局和局部Moran’s I指数,探明了农业干旱自然恢复期的空间分布格局。结果表明:(1)黄河上游农业干旱化程度得以缓解,而下游干旱化程度加剧,且21世纪初期尤为凸显;(2)黄河流域农业干旱恢复时间介于136个月,干旱恢复时间小于4个月对应的栅格数占整个黄河流域的42.68%,反之,大于4个月的响应单元面积比重为57.32%;(3)农业干旱恢复时间在空间上存在显著的空间自相关性,且在99%置信水平下显著。研究结果可为流域水管理机构旱涝保收工作的顺利开展提供理论依据。

关键词：农业干旱干旱恢复时间空间异质性黄河流域

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埋深与压力对微润灌湿润体水分运移的影响

农业机械学报 2013年第12期44卷 128-134页

作者：牛文全张俊张琳琳薛万来张乐涛西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 陕西省土地工程建设集团西安710075 中科院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

为探明微润灌土壤湿润体特性，设置5个不同埋深，6个不同压力水头，通过室内土箱试验研究了微润灌土壤水分运动规律。结果表明：压力水头是决定微润灌流量的重要因素；微润带埋深显著影响土壤湿润体的形状，湿润锋水平运移距离与宽深比... 详细信息

为探明微润灌土壤湿润体特性，设置5个不同埋深，6个不同压力水头，通过室内土箱试验研究了微润灌土壤水分运动规律。结果表明：压力水头是决定微润灌流量的重要因素；微润带埋深显著影响土壤湿润体的形状，湿润锋水平运移距离与宽深比γ均随埋深的增大而减小，垂直运移距离随埋深的增大而略微增大；土壤累计入渗量与埋深呈负相关关系；累计入渗量随灌水时间的变化过程符合Kostiakov人渗模型，建立了不同埋深累计入渗量预测模型，并用实测值进行了验证，实测值与预测值具有较高的相关性；土壤湿润均匀系数与埋深呈正相关，粘壤土微润灌最适埋深为15—20cm。

关键词：微润灌溉压力水头埋深湿润锋土壤水分