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基于贝叶斯的星海湖湿地水质评价及特征分析

更新时间:2009-03-28

湿地是水陆相互作用形成的独特的生态系统[1],在维持区域生态平衡、调节区域气候、降解污染、调径蓄洪、排涝抗旱、美化环境等方面具有极其重要的作用[2-6]。但是随着工业化建设和城市化的发展,人地矛盾日趋紧张,湿地受到诸多方面的影响和不同程度的破坏,随之而来伴生一系列环境问题,诸如湿地污染、退化、消失。

由于我国湿地面积占国土面积的比例远低于世界平均水平,并面临全球变化和人类活动的影响,湿地保护工作显得尤为重要。宁夏地处西北内陆,生态环境脆弱,湿地作为重要的生态资源更加显得弥足珍贵。石嘴山作为西部重要经济转型发展的城市,在城市转型发展过程中生态环境建设是其转型发展的重要标志和考核指标,其城市内部湿地的现状、发展就尤为重要,“十三五”时期,石嘴山市将实施沙湖----星海湖水系连通,开展重点水域环境综合治理等工程,对于提升城市形象、改善大武口区生态和人居环境、拓宽区域经济发展空间具有不可替代的作用,同时,更能大力促进新型转型的“海绵城市”建设。因此选择石嘴山星海湖开展水质研究,为石嘴山城市转型发展提供环境支撑。

目前水质评价常用的方法主要有单因子评价法、综合污染指数法、主成分分析法、灰色评价法、神经网络法等[9,10],国内外学者也应用此类方法对区域的水质和污染状况进行了广泛深入研究[11-14]。但这些方法普遍具有计算量大、计算复杂的特点,不能满足小样本高时效的计算要求。

微网作为智能电网的重要模块,可完成能量转换,监控,通信与保护等功能,可并网运行,也能在大电网产生故障时,孤岛运行。微网中的供电板块和负载较为分散,在微网运行的过程中很难避免涡流产生,在这种状态下长期运行对微网损坏严重。

贝叶斯评价法作为一种以数学理论为基础的统计学方法[15],不仅可以形象直观地表示各评价因子或要素之间的关系,而且还可以定量地描述各要素间的关联程度或影响度,主要通过对数据信息进行概率推断进行水质评价,该方法简单明了,计算量小,计算方便,处理问题客观、简便、快捷,因此在水质评价过程中应用较为广泛的应用,较传统的水质评价更具有实用性和科学性。目前国外,贝叶斯方法在水利水电、土地资源评价、国防军事、金融保险等各个领域得到广泛应用[16,17];国内趋向应用于环境科学、水质监测分析、水质污染评价等领域的多个方面,证明了该方法有效可行,可以作为水质评价的一个新方法[18-20]

通过上述步骤进行计算,得到P(xji|yi)及Pj值,Pj的值(见表2)。由以上的各个站点Pj的值根据式(5)以概率最大原则取5个Pj的最大值(Pk)可以得到14个监测点的水质级别(见表3)。

“我终于听明白了。所以你们今天来的意思,就是要聘任我这种在你们眼里有能力的小下属,以挽救公司的实力,是吗?”

1 材料与方法

1.1 研究区概况

[10] 王 秀,王振祥,潘 宝,等. 南淝河表层水中重金属空间分布、污染评价及来源[J]. 长江流域资源与环境,2017,26(2):297-303.

其他的药物还有荆防败毒散、感冒软胶囊、风寒感冒冲剂、小儿清感灵片、清宣止咳颗粒、小青龙冲剂、柴胡饮冲剂等,都可以在医生指导下给宝宝服用。

1.2 水样采集与处理

1.2.1 样品采集

根据湖泊所处地形状况和水流特点,共设置14个采样点(见图1),根据流域内降水特征及水文节律,以及采样时间,分别定于 2016年7月(丰水期)、10月(平水期)和 2017年4月(枯水期)月初进行水样的采集工作。利用手持GPS 导航仪器进行定位,确保每次采样地点位置相同,同时记录采样点周围地理条件、补水、排水等。用柱状采水器采集表层(深度50 cm)水样1 000 mL,所有点位均取3组平行样。采集后的水样按照《水质样品的保存和管理技术规定》(HJ 493-2009)中要求的方法保存[25,26]

  

图1 采样点示意图Fig.1 Sample point

1.2.2 样品的测定

(1)水质评价可以确定某监测断面的水质究竟属于哪一级别。遵循无水质信息条件下,水质属于某级的概率相同,则各监测属于某级的概率相同,即:

总磷(TP):碱性过硫酸钾消解—钼酸铵分光光度法(GB11893-89);

氨氮(NH3-N):纳氏试剂光度法(GB7479-87);

目前,在锅炉房和焦炉等项目中,一般都设计有砖烟囱。此类烟囱的高度往往不是很高,烟囱直径不是太大,总造价不是很高。如果施工方法过于复杂,会导致施工成本加大,增加企业的投入。本文以山西省孝义市某烟囱的施工为例,介绍一种简便、经济的施工方法。

高锰酸盐指数(CODMn):(GB11892-89);

叶绿素a(Chl-a):分光光度法(SL88-2012);

溶解氧(DO):采用美国哈希HACH HQ30D便携式溶氧仪,现场测定;

美军网络空间司令部于2018年5月正式升级,成为第10个一级联合作战司令部,与太平洋司令部及欧洲司令部同级,执行任务直接向国防部长汇报。此次升级,是美军网络空间力量发展中的里程碑事件,必须引起我们高度重视。

pH:玻璃电极法(GB6920-86)。

1.3 研究方法

1.3.1 贝叶斯水质评价原理

(1)贝叶斯水质评价模型它与经典统计方法对信息的认识有较大差别,经典方法是基于概率的频率解释,对大样本情形似乎很吻合,而在小样本场合则遇到很多不合理现象,但贝叶斯方法容纳了对概率的主观解释,对小样本的情况同样是十分有效的,它提供了在增加新信息条件下将先验概率转化为后验率的简单有效的方法[27-30]

 

(1)

式中:Ai表示水质级别(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ); B表示样本水质指标值;P(Ai)为事件Ai的先验概率,即通过先验直觉判断水质属于级别i的可能性;P(B|Ai)为条件概率,即当水质级别为i时,出现水质指标值 A 的可能性;P(Ai|B)为后验概率,即获得水质指标值A的条件下,水质属于级别i的可能性。

任何先进的教学手段都是用来辅助教学的,教师的主导作用是不可取代的,特别是在学校教育的课堂教学中更是如此,电教设备是不能取代教师的。对此要端正认识,正确处理人机之间的关系。电教设备是为教师服务的机器,教师决不能成为机器的奴隶。

(2)针对水质评价情况时,可将概率论中的贝叶斯公式写为:

 

(2)

式中:i为标准类型,i= 1,2.....5;j为指标,= 1,2… … ;yj为代表站点指标值;xji为水质类型标准值。

1.3.2 贝叶斯水质评价计算过程

总氮(TN):过硫酸钾氧化—紫外分光光度法(GB11894-89);

 

(3)

(2)根据几何概率,采用距离法计算,即监测断面评价指标与水质类型标准之间的距离绝对值倒数进行计算分别计算P(yi|xji)和P(xji|yi)。

大学既是科学与技术结合的熔炉,又是人生观、价值观、世界观养成的思想森林,大学之大在于精神,而大学校园文化景观正是这种精神的现实载体。我国的高等教育伴随着经济发展高速前行,但由于很长时间内我们进行的为经济和行业发展量身打造的专才教育模式,只强调其学识水平、技能技术的培养,从而忽略了对其三观等综合能力素质的培养。由于需要的人才众多,所以大学只强调“高、大”而不强调“尚”,导致目前吉林省的大学校园文化景观尤显缺失,生态绿色自然景观、人文民族景观完全没有得到充分的发掘与利用。

(3)计算多指标下综合水质后验概率Pj

 

(4)

式中:mi表示不同水质指标权重。

(4)确定最终级别。以最大概率原则决策最终的级别:

Pk=maxPj (j=1,2,3,…,14)

(5)

2 结果与讨论

2.1 水质监测数据及评价标准

为更好地了解星海湖各采样点的水质状况,取各点位枯水期、丰水期、平水期(4、7、10月)水质指标进行分析(见表1),用于贝叶斯模型进行水质评价。

 

表1 星海湖各采样点监测指表结果 mg/L

 

Tab.1. Sampling point of Xinghai lake monitor finger Table results

  

采样点TPTNNH3-NDOCODMnD10.4262.1801.3255.9157.602D20.2421.7301.3506.57110.094D30.3312.1201.0709.36110.657D40.3132.2231.05010.22010.640D50.3152.1810.8466.75010.605D60.2952.2060.8737.15311.443D70.3122.0680.9118.24111.741D80.2832.2610.94710.93311.694D90.2792.1530.7086.21011.006D100.3322.1370.7739.29711.465D110.3542.2650.86110.26011.789D120.3112.0920.7436.43311.023D130.2732.1120.9776.9779.979D140.2862.0420.84710.17710.891

2.2 基于贝叶斯模型的水质评价结果

综合近年关于星海湖水质的相关研究[21-23],就其研究方法而言均较为单一,以传统的单因子评价法、综合污染指数法、模糊数学评价法居多。因此本文采用贝叶斯评价方法对星海湖的水质作出全面、客观的评价,同时为星海湖的综合治理和科学管理提供参考和建议。

 

表2 各个监测点不同水质等级的综合后验概率表Tab.2 Comprehensive posteriori probability Tables for different water quality levels at each monitoring point

  

采样点ⅠⅡⅢⅣⅤD10.0130.0420.1020.2350.608D20.0050.0250.1110.2100.649D30.0150.0800.1060.1820.617D40.0110.0930.1300.2160.550D50.0090.0840.1070.1990.601D60.0100.0690.1010.2540.566D70.0140.0800.1150.4090.382D80.0080.0680.1020.1830.639D90.0090.0830.0990.1070.702D100.0110.0720.1210.2370.559D110.0010.0910.1080.2320.563D120.0060.0910.1160.2010.586D130.0010.0880.1040.1170.690D140.0020.0920.1070.4040.395

 

表3 各监测站点水质级别的最大概率Pk值及评价结果 Tab.3 The maximum probability of the water quality level of each monitoring site Pk value and evaluation results

  

采样点D1D2D3D4D5D6D7最大概率Pk0.6080.6490.6170.5500.6010.5660.409水质级别ⅤⅤⅤⅤⅤⅤⅣ采样点D8D9D10D11D12D13D14最大概率Pk0.6390.7020.5590.5630.5860.6900.495水质级别ⅤⅤⅤⅤⅤⅤⅣ

通过贝叶斯公式对星海湖的水质得出的评价结果表明最大概率Pk值较高,除D7和D14以外均大于50%,评价结果可行度较高。所有采样点位中除了D7和D14点位,其他样点水质级别均达到Ⅴ类,水质状况污染严重。这与湖区旅游业的发展、农业活动(作物施肥、畜禽养殖等)、农田退水、周围的工业污染、生活污水排放、野生鸟类生存等方面有较大的关系。此外,星海湖水质状况整体下降与其湖底清淤和工程建设有很大的关系。

依据综合后验概率,进一步计算出各站点的污染因子可能度矩阵(表4),矩阵表明TP、TN、CODMn为星海湖污染的最主要的污染因子。究其原因主要包括以下方面:

星海湖每年由第二农场渠补给部分水源,第二农场渠是引黄河水为贺兰山山前洪积倾斜平原上农田灌溉的支干渠,在唐徕渠的满达桥上建闸引水[31],部分污染物随黄河水的补给进入星海湖,其中入水口D6和邻近的D5的受影响程度最明显。

星海湖旅游及水上游乐项目开发,例如划船、游艇等,加剧了人为因素对湖底的扰动,使得底泥中的氮磷分解释放速率加快。此外湖区大规模的鱼类养殖也是造成水质下降的重要因素,鱼类尸体、排泄物以及残饵的腐解水体使得氮、磷等营养物质不断富集,从而对总氮、总磷、高锰酸盐指数等指标产生影响。

综上所述,在“供应链竞争”的形势下,供应链物流金融集成化协同服务也要与时俱进,在日常管理中树立现代物流观念,创新管理形式和方法,真正实现整合管理供应链的效果。在物流金融集成化协同服务管理中,要注意缩短供应链的周期,创新融资方式,积极构建信息化协同服务平台,从而显著提高资金流转速度,提升物流金融集成化协同服务的效率。

 

表4 各站点的污染因子可能度矩阵Tab.4 Pollution factor matrix of each site

  

采样点TPTNNH3-NDOCODMnD10.5420.5870.4020.4310.550D20.5010.5010.4410.3870.510D30.5520.5200.2210.4320.497D40.5440.5350.3350.4160.499D50.5680.5840.3990.4010.542D60.5990.5970.4310.3540.586D70.5040.4880.3150.4090.482D80.5080.5010.3320.4010.539D90.5090.4930.4490.4000.502D100.5110.4720.3320.3870.559D110.4990.4910.3080.3690.513D120.5000.4910.3360.3890.501D130.5150.5180.3440.3570.490D140.5020.5020.3350.4040.495

农田灌溉退水对水质的影响较大,随着农业化学物质的使用量不断增加,农药化肥中的氮磷元素由于不能完全被农作物吸收,随着农田退水进入水体,对星海湖的水质污染产生较大的影响。

此外,由于星海湖水体无排泄途径,水体更新受阻,形成了只进不出的局面,加之受到蒸发浓缩作用的影响,使得星海湖水体污染程度进一步加深。

3 结 论

(1)通过贝叶斯公式对星海湖湿地的水质得出的评价结果表明最大概率Pk值较高,除D7和D14以外均大于50%,评价结果可行度较高。所有采样点位中除了D2、D7和D14三个点位,79.9%监测点水质级别达到Ⅴ类,水质状况污染严重。

[4] 吕宪国.中国湿地与湿地研究[M].石家庄:河北科学技术出版社,2008.

(3)旅游及水上游乐项目开发、农田灌溉退水、湖底的扰动、底泥的分解释放、黄河水补给引入污染物、蒸发浓缩作用、水体无排泄途径、湖区大量的鱼类养殖等因素对星海湖水质状况影响较大,需要引起管理者高度重视,加强治理,防止湖体水质进一步恶化。

参考文献

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[2] 崔保山,杨志峰.湿地学[M].北京师范大学出版社,2006.

从该次研究结果可以看到,肠内营养是胰腺癌合并糖尿患者术后最佳营养的支持方式。主要是由于肠内营养治疗更加符合人体生理状态,肠内营养剂是经过门静脉系统吸收输送到肝脏的,这种营养支持方式不仅对机体循环干扰较小,同时利于蛋白质的生成和调节。同时肠内营养支持方式有助于维持患者肠道黏膜结构和功能的完整性,利于保持肠道固有菌群的正常生长,减少肠道细菌移位和肠源性高代谢,从而实现快速改善重症疾病患者营养状态的目的。

[3] 杨桂山,马荣华,张 路,等.中国湖泊现状及面临的重大问题与保护策略[J].湖泊科学, 2010,22(6):799-810.

(2)TP、TN和CODMn是星海湖湿地的主要污染指标。因此,TN、TP和CODMn就成为治理该湖泊水质的主要控制因子。

仅分布在莱山区轸格庄-草埠附近,该区面积为2.1km2,综合指数值均>0.0577,主要水化学类型为Cl·HCO3-Ca·Na,该区地下水中的各个评价指标均符合地下水水质Ⅰ类水标准,需重点保护。

青组会学术论文交流内容涉及神经生物、肿瘤生物、生殖、干细胞、胚胎发育等等,涵盖面广,内容丰富。研究内容新颖,研究方法先进,从分子水平、细胞水平、到动物水平,以及临床标本,紧跟国际前沿,并紧密结合临床。分组讨论会场上学术交流气氛热烈而祥和,大家畅所欲言,又相互尊重。经过专家组评议,从42位报告者中评选出8名优秀论文奖。

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星海湖湿地位于宁夏回族自治区石嘴山市境内(E105°58'~106°59',N38°22'~39°23'),集湖泊、沼泽、盐土、湖土荒地等多种类型为一体,属于黄河水系,区域总面积48.08 km2,其中湖泊面积14.7 km2,平均水深1.2 m。属于温带大陆性季风气候,平均年降水量300 mm 以下, 各季节降水分布差异性很大,年内降水主要集中在6~9月,占年降雨量的70%以上,水源补给由3 部分组成:山洪水、城市及周边雨水和引黄灌溉用水[21-23]。域内有鱼池和农田分布;植物种类较少,覆盖度较低;生物多样性较为丰富,湿地有鸟类11 目24 科98 种,其中国家一级保护鸟类有中华秋沙鸭、大鸨、黑鹳,国家二级保护鸟类有灰鹤、小天鹅、白额雁、鸳鸯、蓑羽鹤等13种,有鱼类20余种[24]。石嘴山市素有“塞上煤城”之称,是宁夏典型的煤炭资源型工业城市,西北重要的工业城市。

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图6示出机组背压随负荷增加而单调增大,随空冷岛散热面积的增加而单调降低。在设计值散热面积、散热面积增加16.7%、33.3%、50%、66.7%时,全负荷平均背压分别为19.9、16.0、13.5、11.8和10.6 kPa。随散热面积增加,机组背压的等差差值分别为4.4、3.1、2.2和1.7 g/kWh。表明随散热面积均匀增加,机组背压降低的边际效应逐渐变弱。

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3.2 深度学习的局限性 深度学习对硬件要求较高,且需要海量的带标注数据,深度学习的发展历程就是计算能力和数据的积累。大多数害虫都具有较强的应激性、隐蔽性,且田间环境复杂,存在较多不可预知因素,害虫图像的采集难度远大于其他图像,数据量远远达不到深度学习的标准。此外,因为害虫存在种间相似度高的特点,有些害虫需要采集到足够多的高分辨率样本图像才能构建可用的识别模型,在数据积累难度大的同时,也对计算能力提出较大的挑战。故国内外应用深度学习来进行害虫图像识别的研究还处于探索阶段,实时控制还有待进一步改善和提高。

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杨海江,钟艳霞,罗玲玲,田欣,王志秀
《节水灌溉》 2018年第04期
《节水灌溉》2018年第04期文献

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