西安理工大学&西北工程有限公司等合作：流域景观特征和连通性在季节性动态下驱动河流水质
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论论资讯 ｜ 2024-09-09 ｜ 62热度
Journal of Cleaner Production
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Watershed landscape characteristics and connectivity drive river water quality under seasonal dynamics
Published：2024-10-01
DOI：10.1016/j.jclepro.2024.143533
研究背景
在当前的水资源管理中，河流水质问题日益受到关注。特别是在中国的黄土高原地区，由于其地形和生态系统的多变性，非点源污染的扩散问题尤为突出。尽管景观特征和连通性在河流水质管理中扮演着关键角色，但以往的研究大多未深入探讨这两者在季节性动态下的综合效应。因此，本研究旨在填补这一空白，通过结合机器学习和正矩阵分解技术，分析黄土高原地区的水质监测数据，揭示景观特征和连通性在不同季节对河流水质的具体影响。
研究内容
本研究选取了中国黄土高原的吴定河流域作为研究区域，利用2017年至2021年的水质监测数据，应用机器学习和正矩阵分解技术，分析了环境因素在不同季节对河流水质的影响。研究发现，污染源在空间和季节上存在显著变化，并确定了影响水质的关键景观指数的特定阈值。在旱季，景观组成和配置对水质参数的影响最大；而在雨季，连通性和景观配置则更为关键。具体来说，雨季的连通性对化学需氧量、高锰酸盐指数和总磷的贡献分别比旱季高出19.07%、27.47%和5.08%。此外，连通性对综合水质指数的贡献在旱季为33.46%，在雨季为36.22%。通过正矩阵分解模型，研究还发现，旱季主要受农业非点源污染和混合污染源的影响，而雨季则主要受侵蚀和混合污染源的影响。
研究意义
本研究的创新点在于首次系统地探讨了景观特征和连通性在季节动态下对河流水质的综合影响，特别是在地形和生态系统多变的黄土高原地区。研究结果不仅为制定更有效的水质管理策略提供了科学依据，还强调了在季节性变化中考虑连通性的重要性。通过确定关键景观指数的阈值，如景观形状指数低于18.5和草地比例高于65%，本研究为未来的水资源管理提供了具体的指导方向。这些发现对于改善黄土高原地区的水质状况，减少非点源污染，具有重要的实践意义。
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