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基于景观格局的非点源污染风险评价与控制研究

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基于景观格局的非点源污染风险评价与控制研究

作者：刘易文西安理工大学

学位级别：硕士

汉江流域农业发达,农药化肥施用量大,农业非点源污染严重,对水环境造成了显著影响。汉江流域是南水北调重要水源地,正确认识汉江流域非点源污染现状,有助于改善汉江流域水环境问题。为评价汉江流域非点源污染现状,以景观格局与流域非点... 详细信息

汉江流域农业发达,农药化肥施用量大,农业非点源污染严重,对水环境造成了显著影响。汉江流域是南水北调重要水源地,正确认识汉江流域非点源污染现状,有助于改善汉江流域水环境问题。为评价汉江流域非点源污染现状,以景观格局与流域非点源污染之间的响应关系为科学问题,采用“源-汇”景观理论开展流域非点源污染风险评价与控制研究,探究不同景观格局特征对非点源污染的影响,揭示景观格局与非点源污染之间的驱动机制,评价并提出流域非点源污染控制措施。主要结论如下:(1)通过分析研究区域内水量水质序列,发现安康、洋县、勉县降雨序列分别呈现增加、减小、减小的趋势,安康降雨存在31a的主周期,洋县和勉县降雨存在24a的主周期。安康和武侯镇径流序列存在降低趋势,均存在35a的主周期,洋县径流呈现上升趋势,但径流序列周期变化不显著。降雨序列和径流序列均发生持续性变化趋势,安康和洋县径流分别在1983年和2016年出现显著突变成分。通过分析安康、小钢桥及老君关三个断面的水质序列,其水质空间差异性较小,且主要污染物为总氮。(2)利用2000、2010及2020年三期土地利用数据分析了流域土地利用和景观格局演变特征,结果表明20年间土地利用变化主要集中在2000～2010年,草地和林地、耕地和林地之间的转化明显,林地的转移率最高。研究时段内,景观破碎化程度、不同斑块之间的连接性、景观分离度以及景观多样性均存在不同程度的增强。景观分离度与径流量之间的相关性较弱,景观形状指数、边缘密度、聚合度与径流量存在相关关系。(3)流域内“源”景观占主导作用,高污染负荷区域主要分布在中西部及东部,蔓延度(CONTAG)、聚合度(AI)以及最大斑块指数(LPI)指数与非点源污染存在负相关,多样性(SHDI)与分离度(DIVISION)指数对非点源污染的解释率最高。流域内“源”景观分布集中,最小累积阻力值小,“源”景观相对于目标水体的高程小、坡度大,且研究区域内农业活动严重。流域内“汇”景观并没有充分发挥出对污染物的截留作用,非点源污染风险整体高。(4)SWAT模型结果显示,径流、泥沙、总氮和总磷序列率定验证结果满足精度要求。对模型输出结果进行时空特征分析,发现非点源污染与径流变化趋势一致,污染主要发生在汛期,各污染物的空间分布一致性强。根据下垫面与污染物负荷分布特征,非点源污染关键源区主要集中在宁强县、南郑县、汉中市、城固县西南部、洋县南部、石泉县南部、汉阴县、镇巴县北部、紫阳县东北部、岚皋县西部以及安康市西南和东南部。(5)分析生态缓冲带影响下非点源污染与景观格局之间的关系,发现生态缓冲带的布设使IJI指数与污染物之间的负相关增强。分别对十种单一控制措施和三种组合控制措施进行模拟和评估,研究结果表明残茬覆盖、等高植物篱和梯田工程均对非点源污染有较好地控制效果,生态缓冲带中200米Buffer的污染物削减效果好且成本低,残茬覆盖+等高植物篱+200米Buffer组合控制措施的综合评估最佳。

关键词：汉江流域非点源污染景观格局风险评估控制研究

双层网络上消息传播-意见形成的耦合动力学研究

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双层网络上消息传播-意见形成的耦合动力学研究

作者：刘易文华东师范大学

学位级别：硕士

复杂网络上的动力学研究是网络科学的研究重点之一,包括渗流、同步、意见形成、流行病和消息传播等。这些研究有助于揭示人类社会和生物演化等背后的规律与机制,同时能够为有效地控制复杂系统的演化提供科学的指导。在网络科学兴起的初... 详细信息

复杂网络上的动力学研究是网络科学的研究重点之一,包括渗流、同步、意见形成、流行病和消息传播等。这些研究有助于揭示人类社会和生物演化等背后的规律与机制,同时能够为有效地控制复杂系统的演化提供科学的指导。在网络科学兴起的初期,研究者们在单一的复杂系统上针对孤立的动力学过程进行了研究,并取得了良好的成果。然而,孤立的动力学过程无法完全描述实际复杂系统中的各种动力学现象。事实上,绝大部分复杂系统是由多个相互作用的子系统构成的。这些复杂系统可以用多层网络描述,例如多个社交平台相互作用的多层社交网络和多种交通方式耦合的多层交通网络。在多层网络上,不同网络层的动力学过程间具有相互作用。例如,不同的传染病在传播过程中可能存在的交叉免疫或相互促进效应,大脑神经系统的同步过程和营养传输过程之间存在的相互协同作用,关于流行病的消息传播与流行病传播之间具有抑制-促进的非对称耦合作用等。对于多层网络上的耦合传播动力学过程的研究是至关重要的,这有助于我们加深对于真实复杂系统的理解,并对真实的复杂系统进行预测和控制。群体的意见形成一直是备受关注的研究课题。在现代民主社会,重大事件的决策通常是背后群体意见共识的体现。寻找合适的模型描述群体的意见形成过程具有重要的现实意义。然而,人群的意见形成过程通常不是独立的,其还会受到其他因素的影响,比如社交媒体上的消息传播。除此之外,现实中群体意见形成过程的时间尺度远远大于社交媒体消息传播的时间尺度,而且这两种动力学过程往往发生在不同的场景。鉴于此,本文的第一个工作基于双层耦合网络建立了一个能够体现两种动力学演化时间尺度差异的噪声阈值投票者-SIR耦合传播模型,并研究层间耦合作用对于共演化传播动力学的影响。针对均匀网络和异质网络,研究建立了不同的理论方法对模型进行理论分析。理论分析结果和蒙特卡洛模拟结果都表明两种动力学间的协同耦合作用促使了模型双稳态相和磁滞现象的涌现。更有趣的是,模型在小系统中呈现相翻转现象,即群体的意见在两种共识状态间来回切换。研究表明,个体自发独立翻转意见强度的涨落是引起该现象的原因。本文的这一研究阐明了社交媒体上的消息传播对群体意见共识的重要影响,以及在社交网络传播资源有限的情况下一定比例的异见者对于群体意见翻转的必要性。这一研究对于舆情管控与辟除谣言有着深刻的启示。在一般情况下,群体意见形成的时间尺度可看作远远大于社交媒体上消息传播的时间尺度。然而,在某些极端场景下,以上的假设却并不成立。近年来,相关研究表明两种动力学间的相对时间尺度对于二者的耦合演化过程有着重要的影响。在第一部分研究的基础上,本文的第二个工作基于双层网络建立了一个相对时间尺度可调的噪声阈值投票者-UAU耦合传播模型,并研究了两种动力学的相对时间尺度对于二者共演化结果的影响。研究结果表明,消息传播的时间尺度相较于意见形成的时间尺度越小,越有利于双稳态的形成。这是由两种动力学的演化特征差异和它们之间的协同相互作用造成的。特别是,当群体的整体意见处于不同的状态,两种动力学间的相对时间尺度对于形成某一意见的共识起到的作用相反。本文的这一工作填补了相对时间尺度对于协同耦合动力学影响的研究空白,加深了人们对于相对时间尺度对耦合动力学演化动态影响的理解。

关键词：多层网络消息传播意见形成时间尺度协同耦合

渔文化旅游资源开发潜力评价研究——以浙江省象山县为例

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长江流域资源与环境 2011年第12期20卷 1440-1445页

作者：周彬赵旭东王宾梅刘易文宁波大学人文学院旅游系浙江宁波315211 南开大学旅游与服务学院天津300071 宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211

在综合考虑资源条件和市场条件的基础上,建立了渔文化旅游资源开发潜力评价指标体系,该指标体系包括了资源价值、资源承载力、资源影响力、市场开发条件、市场需求条件等5个方面14个评价因子。运用层次熵分析法,即由层次分析法(AHP)确... 详细信息

在综合考虑资源条件和市场条件的基础上,建立了渔文化旅游资源开发潜力评价指标体系,该指标体系包括了资源价值、资源承载力、资源影响力、市场开发条件、市场需求条件等5个方面14个评价因子。运用层次熵分析法,即由层次分析法(AHP)确定各指标权重,再用熵技术进行修正。并建立了综合评价的线性加权函数模型。以浙江省象山县松兰山海滨度假区、中国渔村、石浦渔港古城和象山民俗文化村4个景区为例进行了实证研究。结果表明:四处景区渔文化旅游资源开发潜力值分别为5.842 4、7.006 5、8.223 2、7.135 6,开发潜力由大到小的顺序依次为:石浦渔港古城、象山民俗文化村、中国渔村、松兰山海滨度假区;所构建的渔文化旅游资源开发潜力评价指标体系具有一定的科学性和可操作性,可为其它类型文化旅游资源开发潜力评价提供借鉴。

关键词：渔文化旅游资源开发潜力评价象山县

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警惕宝宝感冒7大并发症

时尚育儿 2007年第2期 94-95页

作者：刘易文

"感冒为万病之源",它可能会引起中耳炎、心肌炎、喉炎、肾炎、心肌炎等并发症。所以,在宝宝感冒后,一定要注意观察,发现宝宝有异常的症状时,要立即就医。

关键词：并发症心肌炎感冒中耳炎鼻窦炎支气管肺炎咽鼓管对策肾炎抵抗力

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丹汉江流域生境质量对景观格局变化响应

环境科学与技术 2022年第5期45卷 206-216页

作者：李亚娇沈昞昕李家科李莹周翔刘易文西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

文章通过对陕西省丹汉江流域的生境质量与景观格局开展研究,探讨二者间的相关关系,以期为该研究区内生态环境保护与景观规划提供一定参考。以陕西省丹汉江流域1990-2018年土地利用情况为基础,基于InVEST模型、Fragstats景观格局指数测... 详细信息

文章通过对陕西省丹汉江流域的生境质量与景观格局开展研究,探讨二者间的相关关系,以期为该研究区内生态环境保护与景观规划提供一定参考。以陕西省丹汉江流域1990-2018年土地利用情况为基础,基于InVEST模型、Fragstats景观格局指数测算平台、GEODA空间数据分析软件,评估了该时段内生境质量演化情况,并采用空间自相关理论,揭示了生境质量在空间上的集聚情况以及生境质量与景观格局之间的关联性。结果表明:1990-2018年间,研究区内景观转化特征主要发生在耕地、林地、草地三者间的相互转化以及建设用地面积持续增长对其他景观的挤压,导致了区域内破碎度程度增加;研究时段内平均生境质量指数较高,其在21世纪前处于下降趋势,在21世纪初,随着各生态保护措施的施行,生境质量指数逐渐上升;生境质量空间分异与流域景观类型分布高度重合且具备空间上的集聚特征;随着时序变化,景观格局向多样化、异质化、复杂化和破碎化发展,且生境质量与景观格局间的空间关联性也随之增强。应继续采取生态保护措施,调节景观格局结构,合理规划当地土地利用,充分保障当地生态环境,增进居民福祉。

关键词：生境质量景观格局 InVEST模型丹汉江流域空间自相关

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基于遥感卫星的秸秆焚烧火点监测与分析

科技创新与应用 2018年第29期8卷 39-40页

作者：刘易文薛姣张杰王梓行李苗哈尔滨师范大学地理科学学院黑龙江哈尔滨150025

本研究利用中华人民共和国生态环境部发布的基于TERRA的MODIS和AQUA的MODIS数据监测秸秆焚烧火点月报数据为基础数据,对黑龙江省2016年-2017年秸秆焚烧火点数据进行分析。结果表明:秸秆焚烧的火点主要集中在春季和秋季两个季节,2016年和... 详细信息

本研究利用中华人民共和国生态环境部发布的基于TERRA的MODIS和AQUA的MODIS数据监测秸秆焚烧火点月报数据为基础数据,对黑龙江省2016年-2017年秸秆焚烧火点数据进行分析。结果表明:秸秆焚烧的火点主要集中在春季和秋季两个季节,2016年和2017年均呈现双峰型。2016年秸秆焚烧火点的两个峰值出现在3月和10月,2017年其峰值出现在3月和9月,且2017年的火点数量要高于2016年。

关键词：遥感秸秆焚烧 MODIS 火点

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汉江流域上游景观格局变化及水沙响应关系

西安理工大学学报 2022年第4期38卷 538-550页

作者：李亚娇沈昞昕李家科李莹刘易文周翔西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

为揭示汉江上游景观格局与生态过程之间的相互作用关系,在SWAT模型模拟结果的基础上,进行了景观格局指数分析。运用冗余分析及逐步回归方法,综合景观组成和景观配置,在子流域尺度上探讨了径流量及输沙量对流域景观格局变化的响应规律。... 详细信息

为揭示汉江上游景观格局与生态过程之间的相互作用关系,在SWAT模型模拟结果的基础上,进行了景观格局指数分析。运用冗余分析及逐步回归方法,综合景观组成和景观配置,在子流域尺度上探讨了径流量及输沙量对流域景观格局变化的响应规律。结果表明:SWAT能准确模拟汉江上游流域的径流泥沙分布情况。流域内径流及泥沙分布不均,呈“南北高、东西低”的特征,其总量及分布情况受多种因素分布方式影响。流域内多年土地利用总体不变,但景观特征表现出斑块数减少、破碎化程度增加、景观分割度升高、聚集度下降和景观复杂度上升的趋势。冗余分析结果表明,从整体上来看,径流量及输沙量随地表覆盖度提高而减少。同时,景观的连通性、团聚性、破碎度及复杂度的提高都会促进径流量及输沙量的提高。其中,景观复杂程度(LSI)是影响水沙变化最重要的景观格局指数。因此,应避免人类活动对自然景观的破坏,合理规划景观配置,从而有效防止水土流失。

关键词：水沙变化土地利用景观格局汉江流域

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汉江流域安康段降雨径流特征分析及预测

人民珠江 2021年第6期42卷 59-69页

作者：刘易文李家科丁强郝改瑞西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 陕西省环境监测中心站陕西西安710054

精确的径流模拟在水资源的规划和管理中起着非常重要的作用。但是,传统方法在径流峰值及突变点附近的模拟存在一定的局限性。首先利用Mann-Kendall突变检验法识别汉江流域安康水文站控制断面以上流域降雨径流突变成分,并采用R/S分析法... 详细信息

精确的径流模拟在水资源的规划和管理中起着非常重要的作用。但是,传统方法在径流峰值及突变点附近的模拟存在一定的局限性。首先利用Mann-Kendall突变检验法识别汉江流域安康水文站控制断面以上流域降雨径流突变成分,并采用R/S分析法和小波分析对其进行趋势和周期分析。然后利用偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络-偏最小二乘回归(BP-PLSR)对径流序列进行模拟,分析峰值处和突变点附近的模拟效果。结果表明:降雨突变点出现在1973年、1984年、2002年,径流突变点出现在1977年、1985年;降雨径流Hurst指数均接近0,未来均存在反持续趋势;BP-PLSR对径流的模拟效果(RMSE=92.863,NSE=0.797)优于传统PLSR(RMSE=152.182,NSE=0.456),对原始数据进行BP预处理能更好地避免径流峰值处过拟合现象及突变点附近的局部最优现象。

关键词：突变识别趋势分析偏最小二乘回归 BP神经网络汉江流域

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合成地震记录子波提取方法

内蒙古石油化工 2008年第1期34卷 130-132页

作者：高国民胡望水黄玉欣刘易文长江大学地球科学学院新疆克拉玛依油田研究院新疆乌鲁木齐830000

合成地震记录作为地震和地质结合的一个必要纽带,在地震解释中得到广泛的应用。其中子波的选取,对作好合成地震记录具有重要的影响。本文着重从理论上介绍了四种子波设计方法。并以金10井为例,介绍了直接给定子波、统计子波、确定子波... 详细信息

合成地震记录作为地震和地质结合的一个必要纽带,在地震解释中得到广泛的应用。其中子波的选取,对作好合成地震记录具有重要的影响。本文着重从理论上介绍了四种子波设计方法。并以金10井为例,介绍了直接给定子波、统计子波、确定子波三种合成记录的差异。

关键词：合成地震记录子波提取层位标定