检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：黄月群广西大学

学位级别：博士

水环境污染是社会经济发展过程中面临的重大环境问题,具有危害性大、偶然性强和社会影响恶劣等特点,引发的水环境安全问题已经引起社会公众和政府管理部门的高度重视。因此,对江河湖库水质监测技术提出了更高更迫切的要求。本论文以鱼... 详细信息

水环境污染是社会经济发展过程中面临的重大环境问题,具有危害性大、偶然性强和社会影响恶劣等特点,引发的水环境安全问题已经引起社会公众和政府管理部门的高度重视。因此,对江河湖库水质监测技术提出了更高更迫切的要求。本论文以鱼类作为指示生物,引进美国先进的声学标签系统(ATS),以室内水生态环境模型和野外小型湖畔为研究平台,对鱼类个体运动行为轨迹进行24小时在线监测,研究其对水质变化的响应模式。通过无人船水质在线监测系统和MIKE软件对水质进行了验证性监测和模拟,同时耦合ATS鱼类个体运动行为对水质的响应指标和鱼类敏感性水质指标构建了水生态健康评价体系。主要研究结论如下:(1)确定了鱼类个体运动行为对水质变化的响应指标为鱼类离污染源距离yd、鱼类离水面距离yz和鱼类游泳速度yv。通过分析鱼类个体运动轨迹的时空分布情况可知:在时间尺度上,鱼类个体运动行为响应模式主要表现为鱼类离污染源距离yd,且随污染物浓度增大yd也越大;在空间尺度上,鱼类个体运动行为响应模式主要表现为鱼类离水面距离yz。在贫～中营养阶段,yz变化范围较大;在富营养阶段,yz的主要范围为0.2～0.4m。鱼类游泳能力对水质变化的响应模式主要表现为鱼类游泳速度yv。两个连续轨迹点的间距大小反映了鱼类游泳速度的快慢,距离大说明鱼类游泳速度快,反之则慢,鱼类游泳速度随水中污染物浓度增大而逐渐变慢。(2)确定了鱼类敏感性水质指标为溶解氧DO、铜绿微囊藻毒素MC-LR和非离子氨NH3,以及水质变化对鱼类个体运动行为轨迹的影响及其致死阈值。在贫～中营养阶段,DO含量变化是鱼类个体运动行为轨迹发生变化的主要影响因素;在富营养阶段,DO、MC-LR和NH3是共同引起鱼类个体运动行为轨迹发生变化的主要影响因素,在此阶段由于藻类死亡而释放出大量衍生污染物MC-LR和NH3,DO快速下降,MC-LR和NH3快速上升。当溶解氧含量为3.0 mg/L时,成年鲤开始出现45°浮头现象;当DO、MC-LR和NH3含量分别达2.5 mg/L、1.20 mg/L和1.50 mg/L时,成年鲤开始出现死亡现象。(3)构建了基于ATS鱼类个体运动行为对水质变化的响应模式。根据鱼类个体运动行为响应指标与鱼类敏感性水质指标的相关性分析结果可知,鱼类个体运动行为响应指标yd、yz、yv与鱼类敏感性水质指标DO、MC-LR和NH3呈强相关性和强负相关性以上;建立了yd、yz和yv对水质变化的预测模型,模型相关系数均达0.9以上,且预测模型的拟合优度、回归方程以及回归系数显著,可做为鱼类个体运动行为对水质变化响应指标的预测模型。(4)验证了基于ATS鱼类个体运动行为响应指标预测模型,且验证模型比原预测模型更准确。结合野外水域实测资料对预测模型进行了验证,根据验证结果可知:与原预测模型相比,验证模型yd'、yz'和yv'的验证结果与实测值偏差更小,说明经过验证后的预测模型比原预测模型更准确。(5)得到了水质变化过程中鱼类个体运动行为的拟合轨迹。根据BP神经网络算法对水质变化过程中鱼类个体运动行为轨迹进行了拟合,拟合结果表明鱼类三维运动轨迹坐标X、Y方向拟合的相关系数均达到0.9以上,拟合效果好;Z方向拟合的相关系数为0.365,拟合效果欠佳,主要是由于水体较浅且鱼类在贫～中营养阶段Z方向的轨迹分布范围变化较大引起的。但归一化处理后的拟合相关系数比归一化前均有所提高,说明归一化处理后鱼类三维运动轨迹的整体拟合效果比归一化前拟合的效果要好。说明BP神经网络算法是一种拟合鱼类三维运动轨迹的有效方法。(6)得到了鱼类敏感性水质指标DO、MC-LR和NH3的推求值,且与实测值、模拟值偏差较小。根据验证模型推求得到鱼类敏感性水质指标DO、MC-LR和NH3的含量,且推求值和实测值偏差较小。另外,通过MIKE软件模拟了野外实测水域主要水质指标的演变过程,并得到了主要水质指标的模拟值,且与推求值偏差较小。根据验证后的ATS鱼类个体运动行为响应模式得到鱼类敏感性水质指标的推求值与实测值、模拟值的偏差均较小,进一步说明了根据基于ATS鱼类个体运动行为响应模式推求水质指标含量结果是可信的。(7)建立了耦合ATS鱼类个体运动行为响应指标及敏感性水质指标的水生态健康评价体系并进行等级划分。根据构建的水生态健康评价体系对野外实测水域的水生态健康状态进行了评价,评价结果与根据实测水质指标进行评价的结果基本一致,说明该评价体系与方法更真实、实时地反映出水体生态环境的健康状况。最后,采用虚拟仿真技术对鱼类在水质演变过程中的运动行为响应进行了三维可视化虚拟仿真模拟,为鱼类运动行为监测、水生态健康评价和预警提供可视化视觉效果。

关键词：声学追踪系统(ATS) 鱼类个体运动行为响应指标鱼类敏感性水质指标数据挖掘响应模式 MIKE模拟水生态健康评价体系

来源：评论

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水生态环境健康评价方法研究

引用

世界生态学 2019年第4期8卷 303-309页

作者：黄月群张庆李洁月黄寿琨吴志强杨诗琪桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心广西桂林桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室广西桂林

常用水生态健康评价方法选取的评价指标一般反映的是研究期间的实际情况,很难持续反映水生态环境的变化状况。水生态修复是一个漫长的动态过程,需要一种能够实时反映水生态环境健康状况及修复效果的理论技术和方法。本文在综述近几年水... 详细信息

常用水生态健康评价方法选取的评价指标一般反映的是研究期间的实际情况,很难持续反映水生态环境的变化状况。水生态修复是一个漫长的动态过程,需要一种能够实时反映水生态环境健康状况及修复效果的理论技术和方法。本文在综述近几年水生态环境健康评价方法的基础上,提出对鱼类运动行为进行定性与量化,并以鱼类运动行为响应指标和鱼类敏感性水质指标作为富营养化水体的水生态修复效果评价指标,制定一套更加符合水生态环境实际情况的、有效的和可操作性强的水生态修复效果评价指标体系,为水生态环境的预警和修复效果评价提供科学参考依据。

关键词：水生态环境健康鱼类运动行为响应指标鱼类敏感性水质指标实时评价方法

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