Multivariate adaptive regression splines for estimating riverine constituent concentrations     

Hong Huang  Xiaoliang Ji  Fang Xia  Shuhui Huang  Xu Shang  Han Chen  Minghua Zhang  Randy A. Dahlgren  Kun Mei 《水文研究》2020,34(5):1213-1227

Regression-based methods are commonly used for riverine constituent concentration/flux estimation, which is essential for guiding water quality protection practices and environmental decision making. This paper developed a multivariate adaptive regression splines model for estimating riverine constituent concentrations (MARS-EC). The process, interpretability and flexibility of the MARS-EC modelling approach, was demonstrated for total nitrogen in the Patuxent River, a major river input to Chesapeake Bay. Model accuracy and uncertainty of the MARS-EC approach was further analysed using nitrate plus nitrite datasets from eight tributary rivers to Chesapeake Bay. Results showed that the MARS-EC approach integrated the advantages of both parametric and nonparametric regression methods, and model accuracy was demonstrated to be superior to the traditionally used ESTIMATOR model. MARS-EC is flexible and allows consideration of auxiliary variables; the variables and interactions can be selected automatically. MARS-EC does not constrain concentration-predictor curves to be constant but rather is able to identify shifts in these curves from mathematical expressions and visual graphics. The MARS-EC approach provides an effective and complementary tool along with existing approaches for estimating riverine constituent concentrations.  相似文献   

River discharge,land use change,and surface water quality in the Xiangjiang River,China          下载免费PDF全文

Zhao Zhang  Yi Chen  Pin Wang  Jiabing Shuai  Fulu Tao  Peijun Shi 《水文研究》2014,28(13):4130-4140

To compare the impacts of river discharge on the surface water quality of the Xiangjiang River in China, 12 surface water quality parameters recorded at 31 sampling sites from January 1998 to December 2008 along the river and its main tributaries were analyzed. Significantly higher concentrations of total nitrogen, ammoniacal nitrogen, and total phosphorus, and biochemical oxygen demand were observed during low‐flow periods than during high‐flow periods, implying a higher risk to local residents drinking untreated water during low‐flow periods. Pollution indexes, including the inorganic pollution index and integrated pollution index (IPI), were negatively related to impervious surface area (ISA) and cropland area (CLA) when ISA (CLA) was less than 160 (3000) km². However, the relationship was positive when ISA (CLA) was larger than 160 (3000) km², which provided a reasonable explanation for the observed spatial patterns of water quality. Distinct increasing temporal trends for two kinds of pollution indexes were also found. The annual ISA was significantly related to the rapid degradation of water quality from 1998 to 2008, with correlation coefficient (r) values of 0.816 (p = 0.002) and 0.711 (p = 0.014) for the organic pollution index (OPI) and IPI, respectively. However, annual rainfall was negatively correlated with the two indexes with r values of 0.785 (p = 0.002) and 0.448 (p = 0.093) for OPI and IPI, respectively. Our study highlights that decision makers should be more aware of recent increases in the pollution of the Xiangjiang River, especially at downriver sites and during low‐flow periods. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

全过程联合校正方法在饶河流域洪水预报中的应用研究     

王钦钊  黄一昕  梁忠民  邓晓栋 《水文》2021,41(2):45-50

为提高饶河流域洪水预报精度,将全过程联合校正(EPJC)方法与三水源新安江(XAJ)模型结合,按一定比例划分洪水预报总误差为各过程误差,基于系统响应理论反演得到面雨量计算误差和模型参数误差,重新输入流域水文模型正演得出校正后的洪水过程。选取洪峰流量相对误差、峰现时间绝对误差、径流深相对误差和确定性系数作为模型评价指标,量化XAJ预报与EPJC校正结果,并与传统的动态系统响应曲线(DSRC)方法进行对比。结果表明,EPJC能够考虑全过程误差,与实际误差分布情况更相符,可提升饶河流域的洪水作业预报精度,值得进一步研究与推广。  相似文献   

滇池流域石漠化特征分析   总被引：2，自引：2，他引：0  

张华  王宇  柴金龙 《中国岩溶》2011,30(2):181-186

位于云南省会昆明盆地内的滇池流域是滇中岩溶和石漠化较为发育的地区,石漠化总面积225.56 km2,占流域总面积的7.71%,占岩溶总面积32.69%。石漠化主要分布在望海山、大板桥—呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜片区,其中又以北东部的大板桥片区石漠化最为严重。石漠化已造成流域内水土流失加剧、可耕地面积减少、土壤涵养水源能力降低及生态环境恶化等危害。通过地面调查和ETM遥感解译,查清了流域内石漠化的发育分布与碳酸盐岩的岩性及其组合、岩溶作用、地形地貌、气象等自然因素、人为因素和工业污染关系密切。针对石漠化的形成原因,提出了生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、农村能源建设、小集镇建设、土地合理利用等治理措施。  相似文献   

基于ArcGIS的DEM流域划分   总被引：2，自引：0，他引：2  

程峥  李永胜  高微微 《地下水》2011,(6):128-130

从数字高程模型DEM(Digit Elevation Models)直接提取河网及流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础.本文利用ArcGIS中的水文分析工具从DEM中提取了流域水文特征.主要包括:DEM的预处理、水流方向的确定、水流累积量提取、河网的提取、集水区的提取和流域的划分.本文探讨了两种不同划分流域的方法...  相似文献   

滠水河流域经济环境协调发展系统动力学模拟   总被引：5，自引：0，他引：5  

袁绪英  曾菊新  吴宜进 《地域研究与开发》2011,30(6):84-88,101

从系统分析的视角出发,根据滠水河流域的自然与社会经济特点,构建经济环境协调发展系统动力学模型,模型主要参数包括人口、GDP、城市化水平、产业结构、水资源可利用量、水环境容量等。通过模型正负反馈环进行因果关系分析,考虑人口、资源、环境与经济之间的互动与制约关系,进行子系统划分,并确定人口平均增长率、服务业废水率、工业废水率以及水土流失率为敏感性因素,以敏感因素为核心,设计3种不同情景,得出经济、环境协调发展情景为最优方案。通过对不同发展情景的分析与比较,提出滠水河流域有必要采取措施控制人口增长,促进经济发展,保护生态环境,实现该流域经济与环境协调发展。  相似文献   

天山北坡三工河流域中山带森林发育与气候土壤的关系   总被引：1，自引：0，他引：1  

李艳忠  罗格平  许文强  尹昌应  韩其飞  冯异星 《山地学报》2011,29(1)

开展干旱区山地森林发育状况及其土壤因素影响的分析,对干旱区乃至全球山地森林带的成因研究具有重要的理论意义。以天山北坡三工河流域为研究区,主要利用森林调查与遥感影像数据,确定该流域森林带的分布状况,并结合流域气象与土壤采样数据,重点分析气候土壤因素对森林发育的影响。结果表明:1.该流域森林带位于海拔1 510～2 720 m,胸径与树高随海拔增加呈双峰曲线;其中胸径两个峰值分别位于约海拔2 000 m与2 550m,而树高峰值分别为海拔2 100 m与2 600 m,均稍高于胸径的峰值海拔高度;2.在森林带内,年均温随海拔高度增加呈线性下降趋势,最冷月均温(1月)则表现先增加后减小趋势;与其他地区相比,该流域高山林线年均温较高,最冷月均温相差较大,而最热月均温差异不明显;年降水量呈先增加后减小的趋势,且在海拔2 000 m左右达到最大值。土壤属性随海拔递增呈规律性的变化趋势:森林带内海拔约2 000～2 700 m树木发育较好,其有机质、全磷及全氮含量较高;CaCO3,pH值及电导率最小值与海拔2 000 m的最大降水带恰好吻合;土壤A层(0～10 cm)有机质、全磷及全氮含量与B(10～30 cm)、C(>3...  相似文献   

生态系统服务消耗：概念框架与中国西部案例     

甄霖  刘雪林  魏云洁  杨莉  龙鑫  杜秉贞  李芬  曹晓昌 《资源与生态学报(英文版)》2011,(4):298-306

由于人为因素和自然因素的共同作用,全球生态系统正经历着巨大的变化。而这些驱动因素中,只有人为因素可进行调控。本文以人类对生态系统服务的消耗为着眼点,分析人类在获取舒适生活的过程中与生态系统形成的相互作用。研究从回顾生态系统服务消耗研究入手,建立了将生态系统服务、生态系统服务消耗和生态系统管理三者相联系的概念框架,并构建了生态系统服务消耗研究模型。同时,进一步以中国泾河流域为案例,对模型在生态系统服务直接消耗模式研究中的应用进行了实证研究和探讨。  相似文献   

SWMM模型在城市排水系统中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

冯艳杰  肖建华 《地理空间信息》2011,(5):125-126,129

通过分析GIS在暴雨径流管理模型建模中的作用,以武汉市东湖流域为例,研究基于G1S的暴雨径流管理模型的应用和方法。结果表明,模拟结果与检测数拟合度很高,为模型的进一步深入应用奠定了基础。  相似文献   

灞河流域非点源污染最佳管理措施模拟研究     

倪永明  胥彦玲 《干旱区地理》2015,38(3)

运用SWAT模型对水土保持、减少化肥农药施用量、减少表层土壤施肥量比例、退耕还林及综合措施对于不同非点源污染在灞河流域的消减效果进行了模拟。结果表明:(1)水保措施对N、P、DDT的削减效果最高可达44.4%,相对而言对于溶解磷的削减效果不是很明显。(2)减少施肥量措施对溶解P、总P、NO3-N的削减率相对较高,而对于其它指标的削减效果不是很明显;减少农药施用量措施对DDT的削减效果较好,削减率可达50.92%。(3)减少表层土壤施肥量占总施肥量的比例措施对溶解P、总P的削减效果较为明显,而对于其它指标的削减效果不是很明显。(4)退耕还林措施对于各项指标都有着明显的削减作用。(5)综合措施对于各项指标均有着很好的削减作用,总体看来综合措施可大大减少流域内的非点源污染负荷,对于改善流域水环境质量可起到巨大的作用。研究为灞河流域非点源污染最佳管理措施的实施提供了明确实际的决策支持。  相似文献