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结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化 被引量：2
1
作者 时晨燚 刘凤 +2 位作者 祝铠 张媛 刘海 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期670-684,共15页
饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖... 饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取20002020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4~5天是最佳预测时间。 展开更多
关键词 遥感监测 空间分布 预测 藻类增殖风险 丹江口水库
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南水北调中线总干渠藻密度变化及其驱动因子分析
2
作者 张鋆 肖新宗 +3 位作者 王超 张屹哲 习刚正 贾海燕 《人民长江》 北大核心 2025年第2期17-23,57,共8页
南水北调中线总干渠是一个相对封闭的人工生态系统,藻类增殖是工程运行管理关注的重点。基于2022年总干渠8个典型断面的水质和浮游藻类的监测数据,使用相关性分析和结构方程模型,探究渠道藻密度时空变化特征及其驱动因子。结果表明:中... 南水北调中线总干渠是一个相对封闭的人工生态系统,藻类增殖是工程运行管理关注的重点。基于2022年总干渠8个典型断面的水质和浮游藻类的监测数据,使用相关性分析和结构方程模型,探究渠道藻密度时空变化特征及其驱动因子。结果表明:中线总干渠藻密度沿程呈上升趋势,夏季藻密度最高,达1600万个/L;渠道藻密度与NH 3-N(p<0.001)、流量(p<0.001)和高锰酸盐指数(p<0.001)等显著相关;各环境驱动因子对藻密度的影响程度依次为理化因子(0.540)>营养盐因子(0.345)>水文因子(0.227),空间因子和水文因子对藻密度产生间接影响。研究揭示了中线总干渠藻密度的时空变化规律和主要影响因子,可为中线工程供水管理提供参考。 展开更多
关键词 藻密度 藻类增殖 驱动因子 相关性分析 结构方程模型 南水北调中线总干渠
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南水北调中线总干渠高锰酸盐指数影响因素分析
3
作者 刘信勇 王超 +3 位作者 肖新宗 张鋆 郭芳 张屹哲 《人民长江》 北大核心 2025年第6期24-30,共7页
高锰酸盐指数是南水北调中线总干渠水质管理关注的重要指标。基于总干渠沿线30个监测断面2017~2023年的长序列监测数据,分析陶岔来水和藻类沿程增殖对渠道高锰酸盐指数的影响。结果表明:总干渠高锰酸盐指数在1.4~3.5 mg/L范围内变化,年... 高锰酸盐指数是南水北调中线总干渠水质管理关注的重要指标。基于总干渠沿线30个监测断面2017~2023年的长序列监测数据,分析陶岔来水和藻类沿程增殖对渠道高锰酸盐指数的影响。结果表明:总干渠高锰酸盐指数在1.4~3.5 mg/L范围内变化,年度变化较大。陶岔来水的高锰酸盐指数在1.4~2.4 mg/L之间波动,与总干渠高锰酸盐指数显著相关(多元回归标准化系数为0.902,P<0.001)。陶岔输水流量约在70~400 m^(3)/s之间波动,部分高流量伴随来水高锰酸盐指数升高,但与总干渠高锰酸盐指数相关性不显著。渠道平均藻密度季节变化显著,每年7~9月份达到峰值,与总干渠高锰酸盐指数显著相关(多元回归标准化系数为0.168,P<0.01)。陶岔来水本底浓度是总干渠高锰酸盐指数最主要的影响因素,渠道藻类增殖导致总干渠高锰酸盐指数产生一定的沿程增量。当陶岔高锰酸盐指数高于1.8 mg/L时,总干渠高锰酸盐指数超过2 mg/L断面数量很可能达到半数以上。研究结果可为总干渠的水质管理提供依据。 展开更多
关键词 高锰酸盐指数 藻类增殖 输水流量 本底浓度 总干渠 南水北调中线工程
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水质因子对白鹤滩藻类生长影响模拟试验研究 被引量：1
4
作者 蔡俊驰 李嘉 +1 位作者 任婷婷 秦蕾蕾 《四川大学学报（工程科学版）》 CSCD 北大核心 2014年第S1期37-41,共5页
采用白鹤滩成库前原水水样,通过人工添加NH4Cl、Na H2PO4·2H2O和葡萄糖设置了原水浓度、富营养化浓度、重度富营养化浓度3个营养水平。定量测定水体中总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、水体中藻类生物量、叶绿素(Chla)的含量... 采用白鹤滩成库前原水水样,通过人工添加NH4Cl、Na H2PO4·2H2O和葡萄糖设置了原水浓度、富营养化浓度、重度富营养化浓度3个营养水平。定量测定水体中总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)、水体中藻类生物量、叶绿素(Chla)的含量,定性观察水体中藻类的优势种群,并分析了藻类在不同营养条件下的增殖规律以及营养物质对藻类生长的影响。对试验结果进行多重线性回归优化拟合,得到藻类个数与总磷和叶绿素a的线形相关方程。结果表明:藻类个数在高营养水平的水体中,与总氮的相关度较高;而在低营养水平的水体中,与总磷的相关度较高。由拟合出的线形相关方程可知,白鹤滩成库前藻类生长影响关键性因子为总磷,从而证明了几种水质因子中总磷是白鹤滩库区富营养化防治的控制性因素。 展开更多
关键词 藻类增殖 对数期 生物量 线性回归
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南水北调全断面拦藻装置自动调节与应急提升系统设计
5
作者 尚军 赵燕妮 +6 位作者 常志兵 段春建 王晓振 梁建奎 李克华 耿志彪 高大伟 《水电能源科学》 北大核心 2025年第6期24-28,87,共6页
全断面拦藻装置是一款集藻类拦截、打捞、处理和转运等功能于一体的多功能装备。为有效应对由于水位壅高对其稳定性和工程安全的影响,设计了一套水位自动调节与应急提升系统。通过壅水水头计算分析,合理确定系统设计应急阈值,并根据全... 全断面拦藻装置是一款集藻类拦截、打捞、处理和转运等功能于一体的多功能装备。为有效应对由于水位壅高对其稳定性和工程安全的影响,设计了一套水位自动调节与应急提升系统。通过壅水水头计算分析,合理确定系统设计应急阈值,并根据全断面拦藻装置的运行工况和运行原则制订了水位自动调节与应急提升系统的运行策略。实际应用表明,所设计水位自动调节与应急提升系统可有效提高全断面拦藻装置的运行效率,改善了装置的有效运行和工程结构的安全性,为保障南水北调中线总干渠的供水、水质和工程安全提供了有益的借鉴和参考。 展开更多
关键词 全断面拦藻装置 藻类异常增殖 水位自动调节 应急提升 系统运行策略
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基于高频监测的千岛湖湖心藻类时空变化研究 被引量：5
6
作者 史鹏程 朱广伟 +5 位作者 李未 韩轶才 王裕成 朱梦圆 许海 李慧赟 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期908-917,共10页
为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征,在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标,对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测.结果表明:在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底),水库藻类总量出... 为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征,在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标,对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测.结果表明:在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底),水库藻类总量出现峰值;不同门藻类的数量峰值出现时间有差异,硅藻门、甲藻门的藻类数量峰值出现在4月底至7月下旬,蓝藻门和绿藻门藻类数量峰值出现在6月中旬至9月初;不同门藻类在垂向上出现数量峰值的深度也不同,绿藻门藻类数量的垂向峰值出现在1 m左右的表层,而蓝藻门、硅藻门、甲藻门的垂向数量峰值出现在3~5 m的次表层.统计分析发现,温度、总磷浓度和光照强度与湖心区藻类细胞密度时空变化显著相关.暴雨过程会对藻类群落结构变化产生两方面影响:一方面会降低温度和光照强度,抑制藻类生长;另一方面会带来大量的营养盐,刺激藻类生长.研究显示:藻类荧光分析仪等高频监测浮标能高效捕捉藻类水华等关键水生态风险过程,能为湖库水源地水质风险提供预警信息;在极端天气事件发生频率增加的气候背景下,应加强对灾害性藻类异常增殖问题的关注. 展开更多
关键词 藻类异常增殖 高频监测浮标 深水水库 极端天气事件
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华南中小型闸控入海河流DOM特征及藻源影响 被引量：5
7
作者 李丹 范中亚 +5 位作者 罗千里 贾政博 陈钢 赵长进 曾凡棠 黄露 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期911-922,共12页
本研究以华南地区中小型闸控入海河流黄江河、东溪河和练江(三河)为研究对象,于2022年逐月持续监测三河DOM特征,探讨DOM浓度时空分布、来源和藻类大量增殖对其影响.结果表明:黄江河、东溪河和练江溶解有机碳(DOC)占总有机碳(TOC)比例分... 本研究以华南地区中小型闸控入海河流黄江河、东溪河和练江(三河)为研究对象,于2022年逐月持续监测三河DOM特征,探讨DOM浓度时空分布、来源和藻类大量增殖对其影响.结果表明:黄江河、东溪河和练江溶解有机碳(DOC)占总有机碳(TOC)比例分别为78.6%、81.3%和67.2%,DOC为三河有机碳主要存在形式;三河DOC年均浓度分别为2.6,4.3和5.1mg/L,低于世界河流平均浓度但高于华南地区大型河流.荧光参数结果表明三河DOM具有陆源内源双重特征,内源贡献更明显.利用吸光特征量化藻源DOC贡献,三河藻源DOC浓度分别为1.2,1.8和2.2mg/L,藻源DOC占比分别为49.6%、42.6%和48.0%,进一步表明藻类内源是三河DOM主要来源.平行因子解析出3种类蛋白组分和2种类腐殖质组分,其中,受藻类异常增殖影响,表征内源类蛋白组分C1和C3总荧光强度枯水期显著高于丰水期,表征来自陆源类腐殖质组分C2和C4总荧光强度呈练江>东溪河>黄江河.因此,藻类大量增殖是三河DOC浓度高于华南地区大型河流、枯水期类蛋白组分C1和C3显著高于丰水期的主要原因之一,外源输入及河流理化参数,包括降雨、温度、盐度和营养盐浓度以及人为干扰(闸控调度)共同影响三河DOM浓度和组分. 展开更多
关键词 溶解有机质(DOM) 闸控入海河流 藻类增殖 吸光特性 三维荧光
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水源地水体富营养化过程微宇宙模拟试验研究 被引量：4
8
作者 吕晓磊 马放 +2 位作者 王立 邱珊 任汲东 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期22-27,共6页
针对北方气候特点解决湖库水源水富营养化问题,构建了水生微宇宙模型模拟自然环境下水源地水体富营养化的过程,研究了温度和富营养化的关系、总磷的变化规律与藻类增殖的相关关系,考察了富营养化不同阶段藻类演替规律及优势种属变化趋... 针对北方气候特点解决湖库水源水富营养化问题,构建了水生微宇宙模型模拟自然环境下水源地水体富营养化的过程,研究了温度和富营养化的关系、总磷的变化规律与藻类增殖的相关关系,考察了富营养化不同阶段藻类演替规律及优势种属变化趋势。研究表明,在22~35℃时,藻类随温度升高生长速度加快,在30~35℃时比增殖速度升高极快。富营养过程中,磷只在富营养化初期是藻类生长的(限制)决定因素;影响水体中总磷浓度的主要因素有三个:水体中磷的本底值、自养生物生长利用和底泥的释磷作用,而底泥和水体交换起主导作用;富营养化藻类增殖过程中共鉴定出藻类29属,藻类种属数先升高后下降,由最初的13种增加到24种最终下降到7种,最后确定水华优势藻属为微囊藻属、水华鱼腥藻、束丝藻属和黄丝藻属。随着藻类增殖,藻属数逐渐减少,水华藻类的优势明显,占藻类总数的比例由第2周的21.95%上升到第16周的99.20%,浮游藻类的物种多样性减退,优势种的比例增加。 展开更多
关键词 水源地水体 富营养化 微宇宙 藻类增殖 氮磷相关性
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南水北调工程东赵河全断面拦藻装置设计与应用
9
作者 彭辉 黄金彪 +6 位作者 常志兵 何建刚 耿磊 梁建奎 胡剑杰 张智勇 高大伟 《水电能源科学》 2025年第7期142-147,共6页
近年来,着生藻类异常增殖问题对南水北调中线工程的供水安全、水质安全及工程安全带来威胁,成为亟待解决的关键技术问题之一。针对中线工程悬浮于水体中的着生藻类,基于物理拦截方法,综合考虑水体流动特性、拦藻效果、调水影响、安全性... 近年来,着生藻类异常增殖问题对南水北调中线工程的供水安全、水质安全及工程安全带来威胁,成为亟待解决的关键技术问题之一。针对中线工程悬浮于水体中的着生藻类,基于物理拦截方法,综合考虑水体流动特性、拦藻效果、调水影响、安全性及操作维护便捷性等设计因素,设计开发一款集藻类拦截、打捞、处理、转运等功能于一体的应急处置装备,并布置于东赵河渠道倒虹吸进口检修闸处。装置具有环境友好、操作简便、实施周期短等优点,为南水北调工程中线工程着生藻类异常增殖问题处置提供了技术支撑,对于水资源的有效利用及工程安全具有重要意义。 展开更多
关键词 南水北调工程 藻类异常增殖 物理拦截方法 全断面拦藻装置
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