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The impact of climate change on groundwater quantity and quality in a semi-arid environment:a case study of Ain Azel plain(Northeast Algeria)

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Acta Geochimica 2023年第6期42卷 1065-1078页

作者： Hasna Aouati Abdeslam Demdoum Houria Kada Riad Kouadra Emergent Materials Research Unit Ferhat Abbas UniversitySetifAlgeria Department of Earth Sciences Institute of Architecture and Earth SciencesFerhat Abbas UniversitySetifAlgeria Department of Geological Sciences University of Fréres Mentouri Constantine 1ConstantineAlgeria

In the last decade,North Africa has witnessed significant population growth,particularly those bordering the Mediterranean Sea.This led to increased demand for groundwater,which is an essential source for various water uses such as drinking water supplies and irrigation.Generally,human activities play a crucial role in the different quantitative and qualitative changes in groundwater.Now,climate changes such as a decrease in precipitation have also led to a shortage of water resources and a decline in the groundwater table.This paper presents the impact of climate changes on groundwater resources in the Ain Azel region,Setif,northeastern Algeria.The analysis of longterm spatiotemporal variability in rainfall over 63 years(1958–2021)revealed a significant decline in groundwater recharge,especially after 2013.In contrast,the Pettitt and Mann–Kendall tests show increased temperatures with breaks between 1984 and 1986.A piezometric analysis of the alluvial aquifer demonstrated a significant decline in groundwater levels in the last 20 years.Hydrochemical analysis showed that groundwater in the region is dominated by Ca–Mg–Cl water type,which indicates the presence of water salinity phenomenon.Water Quality Index(wqi)analysis showed the deterioration of groundwater in the area,which may be caused by several factors:brine intrusion from the Salt Lake(Sebkha)in the north;the dissolution of evaporites(Triassic)and/or anthropogenic sources of agricultural and industrial origin.Our findings provide an overview summarizing the state of groundwater,which will help improve groundwater resource management in the region in the coming years.

关键词： Climate changes Groundwater resources Pettitt and Mann–Kendall tests wqi Salt Lake

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Hydrogeochemical characteristics of groundwater and quality assessment for the purposes of drinking and irrigation in Bougaa area,Northeastern Algeria

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Acta Geochimica 2020年第5期39卷 642-654页

作者： Riad Kouadra Abdeslam Demdoum Department of Geological Sciences University of Freres Mentouri Constantine 1ConstantineAlgeria Department of Earth Sciences Ferhat Abbas University Setif1SetifAlgeria

In the northern part of Algeria,the intensive exploitation of groundwater resources and pollution has considerably affected the aquifer water quality,especially in rural areas where groundwater is the main source of water supply for most uses.This study was performed to evaluate the groundwater quality and its suitability for drinking and irrigation purposes through the hydrogeochemical study on the groundwater in Bougaa region(Northeastern Algeria).Fourteen groundwater samples were collected and analyzed for p H,T,EC,TDS,and major ions.Most samples are suitable for drinking based on the permissible limits of the Bureau of Indian standards(Indian standard specification for drinking water(IS 10500:2012),but only 35%of the samples are good enough for drinking purposes based on the water quality index of the groundwater.Assessment of groundwater samples from various parameters and methods such as"Electrical conductivity,Sodium adsorption ratio,Soluble sodium percentage,Magnesium adsorption ratio,Residual sodium carbonate,Permeability index,Kelly’s ratio,Wilcox’s diagram,and US salinity laboratory classification"showed that groundwater in the area is chemically suitable for irrigation uses.The Piper trilinear diagram suggests that the groundwater mainly belongs to the hydrochemical facies Ca–Mg–Cl and Na–Cl.The combination of ionic ratios,Gibbs plots,and saturation indices show that water–rock interaction,particularly the dissolution of carbonate,evaporation minerals,and ion exchange processes affects hydrogeochemistry of the area.Additional processes such as evaporation and anthropogenic pollution from various sources can also have major impacts on groundwater salinity.

关键词： Groundwater Irrigation Drinking wqi Sodium adsorption ratio Wilcox’s diagram

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Evolution of the Physico-Chemical Quality of the Water in the Manantali Dam Reservoir from 1989 (One Year after Impoundment) to 2022

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Journal of Geoscience and Environment Protection 2023年第9期11卷 351-366页

作者： Joseph Mbeur Faye Saïdou Ndao Louis Eugène Victor Sambou Laboratory of Water and Environment Sciences and Technologies (LaSTEE) Polytechnic School of Thies (EPT) Thies Senegal UFR Sciences and Technologies (SET) University Iba Der Thiam of Thies (UIDT) Thies Senegal

The Manantali dam is located on the Bafing River in the Kayes region of Mali. It is the main tributary of the Senegal River. The water released from the dam provides year-round access to water for drinking, irrigation and livestock watering. The Manantali dam regulates the river’s flow, generates energy and supports agricultural development in all three countries (Mali, Mauritania, and Senegal). The aim of this article is to monitor changes in the physico-chemical quality of the water in the dam’s reservoir from 1989 (one year after the dam was impounded) to 2022. In order to carry out this work, we analysed the evolution of physico-chemical parameters in Stations 1 and 3 of the dam, on the basis of fluctuating water levels in the reservoir. The results obtained show a similarity in the parameters measured at the two stations, except for iron content, which is higher at Station 3. The average pH is weakly basic (7.44 at Station 1 and 7.29 at Station 3) and the average water temperature is between 26.5°C at Station 1 and 26.2°C at Station 3. The average conductivity of the water at Station 1 is 38.8 μS/cm and 39.8 μS/cm at Station 3, attesting to low mineralization of the water. The oxygen content of 5.75 mg/L at Station 1 and 5.00 mg/L at Station 3 shows good oxygenation of the water, which is favorable for the development of most fish and aquatic plant species. Ammonium levels of 0.02 mg/L at Station 1 and 0.06 mg/L at Station 3 show that the water is not contaminated. In addition, the Water Quality Index (wqi) was calculated, showing excellent water quality at Station 1 and good quality at Station 3. Overall, the results obtained show that the water is of good quality, enabling the authorities of the Organization for the Development of the Senegal River (OMVS) to achieve their development objectives.

关键词： OMVS wqi Senegal River Physicochemical Parameters

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基于精度加权FA-Stacking的林村河水质指数预测研究

基于精度加权FA-Stacking的林村河水质指数预测研究

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作者：郭宇东北林业大学

学位级别：硕士

近年来,物联网和人工智能等新兴技术被广泛的应用于各个行业中。在此背景下,我国水务建设正朝着信息化、自动化的方向发展。然而,随着经济飞速发展,水污染问题却日益严重,这制约着我国生态文明建设。其中水质指数（wqi）预测是水质领域... 详细信息

近年来,物联网和人工智能等新兴技术被广泛的应用于各个行业中。在此背景下,我国水务建设正朝着信息化、自动化的方向发展。然而,随着经济飞速发展,水污染问题却日益严重,这制约着我国生态文明建设。其中水质指数（wqi）预测是水质领域建设核心,对于水资源污染和异常等情况,如何准确高效的做出告警,提高相应水资源的保护能力是十分重要的。传统wqi的计算时间长,参数缺失时便无法得到正确结果,这些问题会造成不必要的经济损失。利用一些非物理方法正确的预测wqi是现在研究的重点。本课题结合机器学习进行wqi预测研究与水质管理预测系统的构建,快速、准确的进行水质评价,解决了传统水质预测领域中建模复杂,训练周期过长及实际应用困难等问题,为水污染治理的决策提供及时、高效的技术支持。针对上述问题,本文的研究工作如下:首先,对香港林村河的水质指标数据集进行特征工程完成数据清洗工作。在特征选择阶段借助虚假最近邻点的思想结合Gamma Test（GT准则）对输入特征列进行敏感度排序。以敏感度值大小为依据构建了11个不同的输入组合,并使用支持向量机回归（SVR）、随机森林（RF）、极端树回归（ETR）、梯度提升决策树（GBDT）、极端梯度提升（XGBoost）和多层感知机回归（MLPRegressor）六种基学习器筛选出了最优输入组合作为后续算法研究的输入。其次,为了提高Stacking模型在回归问题上的预测精度,本文针对传统的K折交叉验证中的Stacking模型进行了优化。在生成第二层元学习器的训练集时,传统Stacking模型采用了基学习器的K个子学习器的平均值,但忽略了子学习器的精度问题。对此,本文优化了相应的生成策略并提出了一种基于学习器精度加权的Stacking模型。之后使用萤火虫算法（FA）完成了本研究选择的6种基学习器算法的关键参数最优值的选择问题,并在改进的Stacking模型构建过程中采用穷举的策略选出了第一层基学习器的最优组合（SVR、ETR和XGBoost）,第二层的元学习器则是采用非线性拟合能力强的RF算法,构建了最终的精度加权FA-Stacking模型。在林村河的数据集上,与6种优化过后的基学习器算法以及传统的FA-Stacking模型进行评价指标分析得到精度加权FA-Stacking模型拥有最优的性能R=0.987、RMSE=4.30、MAE=2.21。最后,实现了林村河监测站的水质管理预测系统。在系统的设计过程中,从系统安全性、稳定性以及后续拓展性出发,完成系统架构设计、物理架构设计及功能设计的工作。系统整体功能分为硬件管理功能、水质取样功能、水质预测功能、系统管理功能及软网关5大模块。

关键词：水质预测 wqi Gamma Test Stacking模型萤火虫算法

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基于综合水质指数的白洋淀流域水质评价

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水利水电技术（中英文） 2022年第3期53卷 145-154页

作者：胡莹莹王义成周毓彦许怡然鲁帆肖伟华刘建伟薛伟于媛慧中国水利水电科学研究院北京100038 流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 清华大学土木水利学院北京100084

开展水质评价对流域水生态保护治理具有重要参考意义,当前采用流域综合水质指数法(wqi)开展水质评价及关键参数的研究主要集中在湿润、半湿润地区,而干旱、半干旱地区中wqi的关键参数研究还不深入。为此,以白洋淀流域为典型研究区,以白... 详细信息

开展水质评价对流域水生态保护治理具有重要参考意义,当前采用流域综合水质指数法(wqi)开展水质评价及关键参数的研究主要集中在湿润、半湿润地区,而干旱、半干旱地区中wqi的关键参数研究还不深入。为此,以白洋淀流域为典型研究区,以白洋淀流域17个监测站点2010—2016年逐月水质监测数据为基础,探讨了水质状况影响因素的时空差异性,评价了流域水质整体状况,识别了关键参数,并基于综合水质指标构建和筛选最优wqi_(min)模型,验证了模型在干旱、半干旱地区的适用性。结果表明,白洋淀流域水质总体评价为“中等”,平均wqi指数为68.85,其中9项水质监测变量在空间上存在显著差异。通过聚类分析可知,拒马河、唐河、潴龙河上游等区域水质状况较好,府河中下游焦庄、望亭、安州及拒马河码头断面等区域水质状况较差,全流域呈从上游至下游水质总体变差的趋势;水质指数呈季节性特征,水质良好率春季最高(97%),其次为冬季(95.17%)。白洋淀流域wqi_(min)模型由EC、NH_(4)-N、DO、COD和T等5项关键参数组成,其回归系数(R^(2))和百分比误差(PE)分别为0.82和9.46%。wqi_(min)模型作为一种成本小、效率高的流域水质评估和管理工具,具有较好应用前景。

关键词：水质评价 wqi 层次聚类分析时空差异性白洋淀流域

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典型有色金属尾矿影响区域水文地球化学时空特征及演化机制

典型有色金属尾矿影响区域水文地球化学时空特征及演化机制

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作者：王笑岩内蒙古农业大学

学位级别：硕士

为研究有色金属矿尾矿库对地下水环境的影响,选取乌拉特后旗鑫兴铜矿尾矿库所在流域为研究区域,采集2021年丰枯季地下水和地表水样品60份,测定物化性质、常规指标及重金属含量,并开展野外钻探试验、物探试验、注水试验、弥散试验、水位... 详细信息

为研究有色金属矿尾矿库对地下水环境的影响,选取乌拉特后旗鑫兴铜矿尾矿库所在流域为研究区域,采集2021年丰枯季地下水和地表水样品60份,测定物化性质、常规指标及重金属含量,并开展野外钻探试验、物探试验、注水试验、弥散试验、水位统测及降水监测等水文地质试验及地下水地面调查工作,获取含水层系统结构、水文地质参数和地下水运动特征,利用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数、饱和指数、离子比值、反向模拟等方法实现地下水化学组分的源解析,以Arc Gis空间插值揭示水文地球化学时空分布特征、US EPA模型评价人类健康风险、基于健康风险加权法wqi评价水质,最后建立地下水量质耦合模拟模型,预测主要重金属污染物迁移变化特征,为西北旱区有色金属矿尾矿库管理、地下水环境修复提供参考依据。论文研究的主要成果如下:(1)地下水化学组分源解析表明研究区上游地下水为SO-Ca型,向下游逐渐过渡为SO·Cl-Ca·Na·Mg型;地下水Cl含量较高表明一定程度存在人类污染;研究区地下水Ca、Mg的浓度主要受碳酸盐岩的沉淀溶解影响,石膏的溶解对地下水Ca浓度也有一定贡献;枯水期Pb存在超标现象,且污染较为严重,环境背景值中检出量较低;丰水期大部分样品未超标,仅在尾矿库北部样品出现超标现象且浓度大于枯水期。(2)地下水健康风险及水质评价表明儿童对比成人遭受更高的致癌风险及非致癌风险,枯水期的致癌高风险及非致癌高风险范围大于丰水期,枯水期成人致癌和非致癌高风险区呈现块状分布,主要位于尾矿库东北侧,儿童致癌和非致癌高风险面积较大,分布在整个研究区;枯水期水质为差水的占比为23%,极差水为46%,极差水主要分布在尾矿库附近,丰水期水质有明显好转,差水占比为10%,极差水为20%;研究区中下游受污染情况高于上游。(3)反向水文地球化学模拟表明流域上中下游不同区段发生了不同的矿物溶解沉淀和阳离子交换作用;在整个过程中发生溶解的矿物有白云石0.43mmol/L、石膏0.39mmol/L、岩盐2.04mmol/L;发生沉淀的矿物为方解石、CO,沉淀了0.39mmol/L、2.24mmol/L;发生阳离子交换作用共有1.18mmol/L钠离子从水中析出,0.59mmol/L钙离子溶解进地下水。(4)地下水量质模拟中依据水文地球化学时空特征、健康风险及水质评价的研究成果,选择危害大、具有广泛性的污染物Pb作为运移模拟因子,结果表明在3650d后在研究区形成一个长约1100m,面积0.24km的污染羽;随着时间的推移,未经控制的污染物随地下水流向下游扩散,会对下游水环境及生态环境造成一定程度的危害。

关键词：地下水尾矿水文地球化学反向地球化学模拟健康风险评价 wqi 溶质运移

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基于PCA-wqi_(min)模型的汤河水库水质评价

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四川环境 2023年第3期42卷 123-129页

作者：田瑜赵海丽常艳文任佳豪王颖河南省安阳生态环境监测中心河南安阳455000

为克服不同水质评价方法的局限性,本文构建和筛选最优PCA-wqimin模型评价水环境质量。以汤河水库为研究对象,采用主成分提取法(PCA)对监测因子进行主要污染因子提取,运用wqimin模型评价汤河水库水质,反映汤河水库水质随季节变化特征及... 详细信息

为克服不同水质评价方法的局限性,本文构建和筛选最优PCA-wqimin模型评价水环境质量。以汤河水库为研究对象,采用主成分提取法(PCA)对监测因子进行主要污染因子提取,运用wqimin模型评价汤河水库水质,反映汤河水库水质随季节变化特征及主要污染来源。基于PCA-wqimin模型确定了高锰酸盐指数、化学需氧量、总磷、氨氮、总氮、生化需氧量、溶解氧是影响汤河水库水环境质量的主要污染因子。汤河水库wqimin值夏秋两季相对较低,介于50~70,主要污染物为有机物和营养盐,来源可能为汤河流域内的生活、工业污水和农业面源污染。PCA-wqimin模型可以准确的识别影响水质的主要因子,以较低的监测成本,较少的监测数据,科学的评价水质,反映水质综合质量。该评价模型既涵盖了各项因子之间的关联性,又避免了大量的监测数据处理的复杂性和冗繁性,并且分析效率高,节约人力资源,减少资源消耗,评价结果客观、科学。根据PCA-wqimin水质评价结果反映的季节性变化特征,可以科学的制定来年监测计划。

关键词：水质评价主成分分析 wqi wqimin 汤河水库

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不同森林类型地表径流水质特征分析与评价

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安徽林业科技 2023年第2期49卷 12-18,36页

作者：张勇李灿夏尚光詹宇王慧肖逸凡杨丽丽刘佳奇安徽建筑大学环境与能源工程学院安徽合肥230601 安徽省生态文明研究院安徽合肥230601 安徽省林业科学研究院安徽合肥230031

本文对安徽黄山森林生态系统国家定位观测研究站区域内的大气降水、不同森林类型地表径流的p H值等水质指标进行定位测定与分析。结果表明,该区域内大气降水在经过地表径流后,p H值由弱酸性变为弱碱性,DO、COD_(Cr)和NH_(3)-N被林地吸... 详细信息

本文对安徽黄山森林生态系统国家定位观测研究站区域内的大气降水、不同森林类型地表径流的p H值等水质指标进行定位测定与分析。结果表明,该区域内大气降水在经过地表径流后,p H值由弱酸性变为弱碱性,DO、COD_(Cr)和NH_(3)-N被林地吸收浓度有所下降,N、P、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)、Mg^(2+)从土壤和岩石中释放,浓度有所上升;NO_(3)^(-)既被土壤溶淋降低,又释放呈升高状态。在不同森林类型的地表径流中,以苦槠、牛鼻栓、杜鹃和连蕊茶为主的林地类型,对NH_(3)-N和Tur表现了很好的吸附性,吸附效果分别达到45.8%和82.76%;以杜仲和茶树为主的林地类型,其TP的浓度低于大气降水的浓度;毛竹人工纯林消耗了大量DO,且土壤向水中释放了较高的P,使得水质变差;枫香、野鸦椿和胡枝子的林地类型及杜仲、杉木和枫香的林地类型,主要是流失了较高的Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子。所有森林类型地表径流含量各不相同,阳离子含量均表现为Ca^(2+)>Mg^(2+);阴离子含量均表现为SO_(4)^(2-)>Cl^(-)>NO_(3)^(-)。通过综合水质指数计算分析方法对不同森林类型的地表径流进行计算,天然林对大气降水净化和水土保持能力较人工林表现更好。此研究旨在为深入研究不同类型森林水文的水质特征提供依据。

关键词：森林类型地表径流水质特征 wqi

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On the Current and Restoration Conditions of the Southern Iraqi Marshes: Application of the CCME wqi on East Hammar Marsh

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Journal of Environmental Protection 2011年第3期2卷 316-322页

作者： Azhar Al-Saboonchi Abdul-Razak M. Mohamed Abdul Hameed M. Jawad Alobaidy Haider S. Abid Bahram K. Maulood 不详

Water quality of the East Hammar marsh after restoration was assessed by using the Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCME wqi).The model was applied in two approaches based on the historical data and the CCME aquatic life guidelines as objectives. Variables included in the index calculation were Water Temperature, Dissolved Oxygen, Salinity, pH value, Total Nitrogen, Ammonia, Nitrate, Phosphorus and Sodium. The CCME wqi analysis in both approaches reflected that water quality of the East Hammar marsh is rated as poor based on 2005-2006 data, meaning that the conditions of the marsh are often depart from natural or desirable levels particularly in respect to sodium and nitrogenous compounds;it simply has not recovered yet. The results reflect that the marsh area is still far from the current guideline criteria and, too far from restoration.

关键词： wqi Iraqi Marshes Restoration Nature Iraq

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CCME wqi在入海河流(鳌江)感潮河段水质评价中的应用

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中国环境监测 2019年第4期35卷 93-99页

作者：王珅黄晶冯孙林万哲慧王奇温州市环境监测中心站浙江温州325000 枣庄市环境监测站山东枣庄277000 温州大学生命与环境科学学院浙江温州325000

水质指数(wqi)在环境保护的日常工作中发挥了重要作用。以鳌江为例,运用加拿大环境部长理事会水质指数(CCME wqi)方法,选取pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类、氟化物、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群10项水质监测项目... 详细信息

水质指数(wqi)在环境保护的日常工作中发挥了重要作用。以鳌江为例,运用加拿大环境部长理事会水质指数(CCME wqi)方法,选取pH、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类、氟化物、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群10项水质监测项目,评估了入海河流干流感潮河段4个监测断面的地表水环境质量,并对CCME wqi与最差因子法以及CCME wqi优缺点进行比较和分析。研究结果显示,2014年埭头、江屿、方岩渡、江口渡监测断面水质分别为良好、较差、中等、中等。与传统水质评价最差因子法比较,运用CCME wqi评价结果容忍度较高,更贴近实际水质状况。CCME wqi量化形式为属地流域环境管理带来便利。监测断面水质目标和参评项目对CCME wqi评价结果起决定性作用。针对CCME wqi在实际应用中存在的问题给出了建议。

关键词： CCME wqi 感潮河段水质评价

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