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2017年雄安新区被设立为国家级新区,白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊,位于雄安新区核心区域。本文在分析白洋淀水环境状况的基础上,构建了白洋淀水环境承载力预警指标体系,确定了预警指标阈值与分级标准,进而建立了白洋淀水环境承载力BP神经网络预警模型,对白洋淀水环境承载力进行评价预警。主要研究内容与研究结果如下:
1.白洋淀水环境状况评价。利用2012年-2018年历史数据,从白洋淀水质、水环境容量与富营养化状态三方面开展评价。评价结果表明:白洋淀总体水质情况较差;以地表水III类水质为评价标准,南刘庄、烧车淀、圈头、采蒲台与光淀张庄五个国控断面历年的化学需氧量浓度全部超标;氨氮、总磷超标数量占比分别为20%、83%。白洋淀历年的化学需氧量与氨氮水环境容量均为正;总磷2012年与2013年水环境容量为负,2014年-2018年水环境容量为正。2012年-2018年白洋淀综合营养状态指数分别为61.38、57.57、58.37、59.00、55.69、57.04、57.87,2012年为中度富营养,2013-2018年为轻度富营养化。
2.白洋淀水环境承载力预警指标体系构建。采用频度统计法筛选出38项共性指标,另选取3项特征指标;利用主成分降维分析共性指标与特征指标,确定了白洋淀水环境承载力预警指标12项;将预警指标按人口与经济、水资源、水环境与水生态4个子系统进行分类,其中人口与经济子系统指标为人均GDP、旅游业占GDP比重、纺织缝纫及皮革产业占GDP比重,水资源子系统指标为水位、万元GDP用水量、年降水量、地下水开采率,水环境子系统指标为氨氮浓度、工业废水处理率、化学需氧量浓度,水生态子系统指标为生态环境用水率与林草地覆盖率。
3.白洋淀水环境承载力预警指标阈值与分级标准。根据对白洋淀水环境承载力的影响程度,将每项预警指标分为五个等级,结合数理统计控制图法、区域发展规划确定指标阈值与各等级对应的标准值,对应水环境承载力弱承载、较弱承载、中等承载、较强承载与强承载五种状态。
4.白洋淀水环境承载力状态评价。通过构建的水环境承载力BP神经网络预警模型,计算2012年-2018年水环境综合承载力指数,发现随时间的推移,白洋淀水环境承载力总体由较弱承载向较强承载状态转变,2012年-2016年为橙色超载预警等级,2017年为黄色临界超载预警等级,2018年为蓝色临界超载预警等级。
5.白洋淀水环境承载力预警评估。通过构建的水环境承载力BP神经网络预警模型,计算2019年-2025年水环境综合承载力指数,结果表明白洋淀水环境承载力状态整体较好,随时间的推移水环境承载力呈增强趋势,2019年为黄色临界超载预警等级,2020年-2025年均为蓝色临界超载预警等级。
1.白洋淀水环境状况评价。利用2012年-2018年历史数据,从白洋淀水质、水环境容量与富营养化状态三方面开展评价。评价结果表明:白洋淀总体水质情况较差;以地表水III类水质为评价标准,南刘庄、烧车淀、圈头、采蒲台与光淀张庄五个国控断面历年的化学需氧量浓度全部超标;氨氮、总磷超标数量占比分别为20%、83%。白洋淀历年的化学需氧量与氨氮水环境容量均为正;总磷2012年与2013年水环境容量为负,2014年-2018年水环境容量为正。2012年-2018年白洋淀综合营养状态指数分别为61.38、57.57、58.37、59.00、55.69、57.04、57.87,2012年为中度富营养,2013-2018年为轻度富营养化。
2.白洋淀水环境承载力预警指标体系构建。采用频度统计法筛选出38项共性指标,另选取3项特征指标;利用主成分降维分析共性指标与特征指标,确定了白洋淀水环境承载力预警指标12项;将预警指标按人口与经济、水资源、水环境与水生态4个子系统进行分类,其中人口与经济子系统指标为人均GDP、旅游业占GDP比重、纺织缝纫及皮革产业占GDP比重,水资源子系统指标为水位、万元GDP用水量、年降水量、地下水开采率,水环境子系统指标为氨氮浓度、工业废水处理率、化学需氧量浓度,水生态子系统指标为生态环境用水率与林草地覆盖率。
3.白洋淀水环境承载力预警指标阈值与分级标准。根据对白洋淀水环境承载力的影响程度,将每项预警指标分为五个等级,结合数理统计控制图法、区域发展规划确定指标阈值与各等级对应的标准值,对应水环境承载力弱承载、较弱承载、中等承载、较强承载与强承载五种状态。
4.白洋淀水环境承载力状态评价。通过构建的水环境承载力BP神经网络预警模型,计算2012年-2018年水环境综合承载力指数,发现随时间的推移,白洋淀水环境承载力总体由较弱承载向较强承载状态转变,2012年-2016年为橙色超载预警等级,2017年为黄色临界超载预警等级,2018年为蓝色临界超载预警等级。
5.白洋淀水环境承载力预警评估。通过构建的水环境承载力BP神经网络预警模型,计算2019年-2025年水环境综合承载力指数,结果表明白洋淀水环境承载力状态整体较好,随时间的推移水环境承载力呈增强趋势,2019年为黄色临界超载预警等级,2020年-2025年均为蓝色临界超载预警等级。