东江源流域水质时空分布特征分析及变化预测

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东江源流域水质时空分布特征分析及变化预测乔丽潘古丽·吐尔洪江西理工大学
东江是珠江流域的支流之一,也是香港特别行政区以及广东省东部地区以及粤港澳大湾区的生活用水的主要供应源,而东江源流域作为东江水系的源头,随着经济规模增大,人类活动影响,水资源生态环境状态也日渐变差。因此,了解东江源流域水环境质量情况,时空分布特征变得尤为重要。本文以东江源流域为研究对象,根据东江源流域内的实测水质指标数据,结合单因子分析法和综合污染指数法对流域水质进行评价;运用描述性统计分析和反距离权重插值法对流域水质指标进行时空变化特征分析;结合长短期记忆神经网络和Mann-Kendall检验法预测流域各项水质指标的变化趋势。研究结果表明,(1)在2015-2019年间,研究流域水质达标率分别为50%、61.11%、55.56%、55.56%、66.67%。(2)被检测的p H、溶解氧含量、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮浓度、总磷浓度等6项水质指标在流域内具有不同的时空分布特征;在时间上,p H、高锰酸盐指数和总磷浓度持续增大,溶解氧含量、五日生化需氧量和氨氮浓度持续减小,但是变化程度不明显;在空间上定南变电站、定南天九和寻乌上石排等断面水污染最为严重。(3)基于长短期记忆神经网络预测结果显示在研究时间段内p H值、高锰酸盐指数和总磷浓度的变化呈持续增大的趋势;溶解氧含量、五日生化需氧量和氨氮浓度的变化呈减小趋势。Mann-Kendall趋势检验法分析结果显示p H值、高锰酸盐指数、总磷浓度等指标呈增大趋势;溶解氧含量的变化呈减小趋势;五日生化需氧量和氨氮浓度均呈减少趋势。对两种方法的结果进行比较可得结果基本一致。由此可得,可以利用长短期记忆神经网络对流域水质变化进行预测。结合流域水文气象数据和社会经济状况数据,分析东江源污染成因及变化原因。与气象因素相关性结果显示,定南水区域气温、水温和降水量对p H、高锰酸盐指数和总磷浓度变化影响较大;寻乌水区域气温、水温和降水量对p H、溶解氧含量、高锰酸盐指数、氨氮浓度和总磷浓度变化影响较大,全流域平均流量和平均输沙率对各项水质指标变化影响较小。与社会经济状况相关性结果显示,定南水区域家禽数量对流域除p H之外的其余水质指标变化影响较大。寻乌水区域社会经济指标对水质变化影响不大,但是主要农作物播种面积、茶园和果园面积、化肥使用量、牛数量、生猪数量和家禽数量对高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮浓度和总磷浓度的变化一致。因此,可以推断流域水质受气象因素与人类活动共同的影响,并对治理河流污染治理提出合理建议。