关键词： 海坛海峡   赤潮生物   Pearson相关   典范对应分析   组合赋权法   风险评估  

摘要： 赤潮是沿岸水域常见的生态异常现象,为了了解海坛海峡赤潮生物与环境因子的关系,完成对海坛海峡的赤潮灾害潜在生态风险评估。本文基于海坛海峡的生态水文常规调查数据,采用Pearson相关和典范对应分析(CCA,Canonical correspondence analysis),对海坛海峡的赤潮生物与环境因子的关系进行了研究。在此基础上,又基于赤潮灾害风险评估理论,采用层次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process)构建了海坛海峡赤潮灾害风险评估指标体系,运用熵值法与变异系数法组合赋予权重,建立了较为合理可信的评估模型,并初步给出了海坛海峡赤潮灾害潜在生态风险等级区划图。本文系统地回答了海坛海峡浮游植物与赤潮生物的种类组成和空间分布特征,赤潮生物与环境因子的关系,及海坛海峡赤潮灾害潜在生态风险状况等三个科学问题。结果表明:海坛海峡共鉴定出浮游植物4门52属102种,其中,赤潮生物49种,生态类群以广温广盐的广布种为主。硅藻在种类上占绝对优势,夏季浮游植物的种类数最多。春季甲藻的细胞密度占优势,其他三季硅藻的细胞密度占优势。春季的主要优势种为三角角藻(Ceratium tripos)和夜光藻(Noctiluca scintillans),其他三季的主要优势种是中肋骨条藻(Skeletonema costatum)。中肋骨条藻和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)是海坛海峡常见的赤潮生物优势种。通过Pearson相关找到了与赤潮生物显著相关的环境因子:水温(T)、盐度(S)、p H、溶解氧(DO)、无机氮(TN)、活性磷酸盐(PO-P)和富营养化指数(E)。通过CCA得到了主要环境因子的排序结果(S>T>p H>E>DO>TN>PO-P)。通过建立赤潮灾害潜在生态风险评估指标体系,运用组合赋权法赋予指标权重,进而构建了赤潮灾害潜在生态风险模型,得到海坛海峡赤潮灾害生态风险区划结果:春季,中级-较高级风险区主要分布在海峡的北部,海峡的南部主要为低风险等级;夏季,较高级风险海区存在于海峡的南部,绝大部分海区属低风险海域;秋季,海峡的风险等级以低级-中级风险为主,中级风险区主要分布在海峡的西北部与东南部。冬季,较高级与高级风险海域位于海峡的西北部和东北部。运用多年的赤潮事件结合验证表明,赤潮发生的时空特征与致灾危险度的分布特征具有较好的关联性。本文的创新点有:1、优化了赤潮灾害生态风险评估指标的赋权方法。把熵权法与变异系数法的组合赋权法应用于赤潮灾害生态风险评估体系。2、建立了海坛海峡赤潮生物名录,找到了影响海坛海峡赤潮生物变化的主要环境因子,构建了海坛海峡赤潮灾害潜在生态风险的指标体系和模型,首次对海坛海峡的赤潮灾害进行了生态风险评估。

关键词： 赤潮   灾害预警   模型  

摘要： 通过秦皇岛陆源入海数据、海洋浮标连续监测数据及人工监测数据研究秦皇岛海域赤潮﹐监控赤潮灾害,探索出最适于该区域的赤潮灾害预警模型。由于赤潮的发生与各影响因子之间的关系非常复杂,具有一定的非线性和不确定性,传统预测方法的预测精度不明显,而人工神经网络具有较强的非线性逼近能力,适合高维非线性系统的模拟。因此,基于人工神经网络的赤潮灾害预警模型研究能很好地提高赤潮预测精度,以叶绿素a为关键指标的预测模型具有良好的预测效果和较高的精度。通过对赤潮灾害预警模型的研究,有利于赤湖预警信息系统的进一步完善,有利于海洋生态系统的可持续利用,对整个海洋生态环境的保护具有重要意义。

关键词： 山东沿海   赤潮   基本特征   防控对策  

摘要： 基于1952年-2017年山东省沿海赤潮事件的统计资料,对赤潮灾害的时间变化、空间分布及原因种构成等基本特征进行系统分析。结果表明:山东沿海最常发规模<10 km^2、单相型的无毒甲藻(Pyrrophyta)赤潮;赤潮暴发多集中在5月-9月;东营黄河口、莱州湾中西部、长岛近海、烟台四十里湾、青岛胶州湾及前海、日照东港近海为易发赤潮灾害的海域;最频发的赤潮生物为夜光藻(Noctiluca scintillans),其暴发次数和暴发面积均远高于其他种类;新世纪以来,有毒赤潮和双相型赤潮占比显著增加,赤潮生物种类明显增多。针对山东沿海赤潮灾害表征特点,提出了提高赤潮监控信息化水平、开展赤潮灾害风险评估与区划、推动海洋生态环境综合治理的防控对策建议。

关键词： 赤潮灾害   损失评估系统   地理信息系统   ArcGIS Engine  

摘要： 本文根据已存在的赤潮灾害损失评估技术方法,并针对秦皇岛海域海水养殖业与滨海旅游业等的实际情况,依据业务工作的具体需求以及能够得到的评价数据,并结合地理信息系统技术建立了基于Visual C#和ArcGIS Engine组件的秦皇岛海域赤潮灾害损失评估系统。系统实现了数据输入与管理、GIS数据检测查询、损失评估模型计算、结果制作与输出的功能,并将赤潮灾害损失评估结果以直观、可视化的形式进行表达。评估结果包括海水养殖业损失评估、滨海旅游业损失评估、赤潮灾害应急监测费用损失评估以及处置费用损失评估,并对当地的灾后救援以及经济损失评估起到重要作用,同时也为管理者的相关决策提供科学依据。

关键词： 渤海海域   赤潮灾害   污染防治   富营养化   源端控制   陆海全链条协同  

摘要： 自1970年代末，随着环渤海三省两市经济和人口高速增长，陆源污染物入海排放数量、围填海规模等人类活动压力持续加大，结果造成渤海环境质量逐步恶化。自2000年特别是最近几年，环渤海三省两市不断加大陆海环境污染防治的力度，渤海环境质量总体上呈现出稳中向好的趋势;然而改善成效并不显著，这突出表现在富营养化严重，导致秦皇岛和渤海湾等海域赤潮灾害频发。这表明现行陆海污染防治技术方法成效不够，根本原因是缺乏渤海富营养化与陆海全链条控制要素之间关系的系统化认知，结果导致渤海污染防治技术指标体系局限于陆源总氮（TN）、总磷（TP）、化学耗氧量（COD）污染物入海排放数量指标，而且指标之间相互脱节。因此，在环渤海三省两市“渤海综合治理攻坚行动实施/作战方案”等中，难以避免源头治理、城镇公共污水收集处理系统建设、陆海生态空间修复等陆海环境污染防治技术“碎片化”严重等协同性不够的缺陷。　　这样，本文重点围绕现行陆海环境污染防治技术成效不够高的难题，建立发展渤海赤潮灾害陆海全链条协同高效防治技术方法，主要包括：①渤海富营养化陆海全链条控制要素解析，②渤海富营养化陆海全链条控制要素复合指数（CEL(III)）构建，③渤海富营养化陆海全链条关键控制要素阈值确定,④渤海赤潮灾害防治技术手段按人为关键控制要素群组优化配置，⑤渤海赤潮灾害人为关键控制要素需减增数量指标体系计算，⑥渤海赤潮灾害陆海全链条防治技术方法适用性检验评价。主要研究结果如下：　　（1）渤海富营养化陆海全链条控制要素群组构成。应用变异系数法、双变量相关分析、层次分析和主成分分析等结果显示，渤海富营养化陆海全链条控制要素共有27个，按“驱动力-压力-状态-影响-响应”（DPSIR）理论可划分为3个人为要素群组，即陆源入海排放/浓度要素组团的产业源、公共污水收集处理系统和陆海生态空间;2个自然要素群组，即入海径流-泥沙和生物-介质效应，以及围填海/水动力要素群组。各要素群组对渤海富营养化贡献率中，产业源（97.6%）、公共污水收集处理系统（-17.8%）和陆海生态空间（-13.6%）3个人为要素群组合计66.2%，远远高于自然要素群组（12.1%）和围填海/水动力群组（21.8%）。这说明，通过优化配置源头治理、公共污水收集处理系统建设和陆海生态空间修复技术手段，削减环渤海陆源TN、TP和COD入海排放数量，可有效减缓直至消除渤海赤潮灾害。　　（2）渤海赤潮灾害陆海全链条协同高效防治技术指标体系。这里，陆海全链条指标体系主要由与渤海富营养化改善目标（CEL?）直接连接的陆源污染物入海排放总需减量（?FK?）及需减率（F%K?）和陆海污染防治技术指标体系组成，主要包括产业源头治理总需减量（?WK?）及需减率（?W%K?）、公共污水收集处理系统建设总需增量（?E?SS_K）及需增率（?E%?SS_K）和陆海生态空间修复总需增量（?T?ES_K）及需增率（?T%?ES_K）等。首先，按陆海全链条“源端”控制要素群组计算结果，渤海CEI由1980年的CWI(II)等级逐步增加到2010年前后的CEI(IV)等级，之后逐渐回落到目前在CEI(III)等级上下波动，处于赤潮发生中等风险水平。其次，按陆源入海排放/浓度要素组团复合指数计算结果显示，陆源污染物入海排放数量总需减率?F%?TN和?F%?COD分别约是37%和29%，而?F%?CN为-37%。其中，陆源TN和COD总需减量分担率SR%?TN和SR%?COD，分别需环渤海三省两市的321和283个县市区分担，数量合计分别占三省两市的90%和79%，?F%?TN(D)和?F%?COD(D)分别平均是34%和22%。这说明，要使渤海CEI由2015年的CEI(IV)降至CEIIII，对于环渤海三省两市陆源富营养化物质入海排放数量，首先是要削减321个县市区的陆源TN，同时削减283个县市区的陆源COD，但不需要削减陆源TP，甚至可适度增加。最后，按陆海全链条要素群组复合指数人为关键控制要素优化配置计算结果显示，产业源头治理总需减率合计最大，?W%?TN和?W%?COD分别是65%和59%，公共污水收集处理系统建设总需增率次之，?E?TN和?E?SS_COD分别是20%和23%，陆海生态空间修复总需增率最小，?T%?ES_TN和?T%?ES_COD分别是15%和18%。在产业源头治理中，农业源头治理总需减率最大，?W%?A_TN和?W%?A_COD分别是33%和27%，工业源次之，?W%?I_TN和?T%?I_COD分别是18%和17%，服务业源最小，?W%?S_TN和?W%?I_COD分别是14%和15%。这说明，要通过大幅削减陆源TN和COD入海排放数量大幅降低渤海富营养化程度，需按陆海全链条指标体系优化配置各种陆源污染防治技术手段，不仅继续加强公共污

关键词： BP神经网络   天牛群算法   支持向量机   核主成分分析法  

摘要： 随着沿海地区工业不断发展,大量未经处理的污水流入海洋,导致赤潮灾害频发。赤潮已经成为破坏我国海洋生态环境最为严重的灾害之一。因此,对赤潮灾害进行准确的预测对保护海洋生态环境具有重大的意义。赤潮形成的原因非常复杂,具有突发性和非线性的特点。传统的赤潮预测方法难以对赤潮进行准确的预测。人工神经网络强大的学习能力以及非线性拟合能力,使得人工神经网络被广泛应用到赤潮预测中。本文基于BP神经网络(Back Propagation Neural Network)、支持向量机SVM(Support Vector Machine)以及天牛群智能优化算法BSO(Beetle Swarm Optimization),分别建立了基于BSO-BP神经网络赤潮预测模型以及基于BSO-SVM赤潮预测模型对夜光藻密度进行预测。具体研究内容如下:由于赤潮原始样本各变量之间存在许多冗余信息以及非线性的相关性。本文通过核主成分分析法KPCA(Kernel Principal Component Analysis)对赤潮样本进行降维处理。原始输入变量包含水温、盐度、总氮、可溶性无机磷以及浮游植物密度等6个特征参数,通过KPCA降维处理后,保留累计贡献率超过90%的4个主元。用较少的主元代替原始样本中的输入变量,并且保留了原始样本中的大部分信息。减少了后续模型训练时间,降低了无关因子对模型预测精度的影响。针对BP神经网络容易陷入局部最优的缺陷,提出一种基于BSO-BP神经网络的赤潮预测模型。首先,采用KPCA对输入变量进行降维处理,加快网络的收敛速度。其次,利用BSO优化BP神经网络初始权值、阈值。为了更好的平衡BSO算法的全局搜索能力以及局部搜索能力,引入倒S型函数来调整BSO算法中的惯性权重。从而使得BSO算法前期进行全局搜索保证模型的预测精度,后期进行局部搜索加快模型的收敛速度。最后,将BSO算法找到的最佳权值、阈值代入到BP神经网络中。仿真结果表明,经过智能优化算法优化后的BP神经网络模型有效的降低了平均相对误差。通过与BP神经网络以及PSO-BP、BAS-BP等模型对比,BSO-BP模型相对于其它模型在预测精度上具有优势,对夜光藻密度预测效果更好。针对BP神经网络对小样本数据进行训练容易出现过拟合的问题,提出一种基于BSOSVM的赤潮预测模型。首先,采用KPCA对赤潮原始输入变量进行降维处理。将降维后的样本作为BSO-SVM模型的训练样本和测试样本。接着,通过BSO算法对SVM中的惩罚参数C以及核宽度?进行寻优。最后,将BSO算法找到的最佳(C,?)组合代入到SVM中对夜光藻密度进行预测。仿真结果表明,相较于BSO-BP模型,BSO-SVM模型对夜光藻密度预测效果更好并且具有更好的稳定性。说明BSO-SVM模型更加适用于小样本的赤潮预测中。

关键词： 赤潮灾害   滨海旅游   条件价值法   支付意愿   损失评估  

摘要： 浙江海域是全国赤潮的高发区域之一,赤潮多次影响海水养殖区、滨海旅游区等近岸敏感海域。赤潮发生时,不但海水变色影响景观美感,还会产生大量泡沫和腥臭气,严重影响滨海旅游区的休闲娱乐功能。文章运用条件价值评估法(CVM),通过调查问卷的方式获得象山松兰山海滨浴场及周边区域的游客对赤潮灾害治理的支付意愿(WTP),间接估算出,2017年象山海域受赤潮影响滨海旅游环境价值损失为9 662.4万元,占象山县全年旅游总收入的0.4%。在此基础上,通过多元线性回归分析及显著性检验得到,影响游客支付意愿的因素主要为赤潮对滨海景观的影响程度和游客对赤潮的认知度。本次调查评估客观反映了象山县滨海游客对赤潮治理支付意愿的大致程度,量化评估了赤潮对滨海旅游业造成的价值损失,研究结果可作为评估赤潮灾害对滨海旅游业造成经济损失的依据。

关键词： 赤潮灾害   泉州市沿海   时空分布   赤潮藻类   沿海生态环境  

摘要： 文章对泉州市沿海2008—2017年发生的15起赤潮灾害进行综合分析,结果表明:①赤潮平均每年发生1.5起,发生面积31.0 km 2 ,发生天数7 d,从赤潮发生次数、发生面积和发生天数来看,后5年(2013—2017年)较之前5年(2008—2012年),呈明显的上升趋势;赤潮的主要发生期为4—9月,暴发高峰期为5—6月;平均每次赤潮持续时间为4.7 d;②引发赤潮的藻类有9种,其中硅藻门(Bacillariophyta)4种,甲藻门(Dinophyta)4种,金藻门(Chrysophyta)1种,引发赤潮次数最多的是夜光藻( Noctiluca scintillans )和米氏凯伦藻( Karenia mikimotoi );引发赤潮的藻类具有演替规律,不断有新的藻类引发赤潮;每种硅藻赤潮均只发生过1起,甲藻引发赤潮次数最多,金藻赤潮发生天数最多,面积最大;③有毒赤潮共发生6起,其中米氏凯伦藻( Karenia mikimotoi )和链状裸甲藻( Gymnodinium catenatum )赤潮严重危害人类健康和水产养殖业;④赤潮分布范围广,主要发生在惠安县海域和石狮市海域。通过全面分析近10年泉州市沿海赤潮的基本特征,为泉州市赤潮的预警预报工作提供科学依据。

关键词： 赤潮灾害   预测   风险   灾情   影响  

摘要： 赤潮灾害是一种海洋生态灾害,它的发生不仅会威胁爆发海域的生态环境安全,造成海洋食物链的局部中断、破坏生态系统平衡,还可能损坏人类健康和经济发展,已引起各国政府及科学界的广泛关注。本文综述了国内外赤潮灾害的预测、评估和影响状况,分析了当前赤潮灾害研究工作中存在的问题,提出了未来赤潮灾害研究的发展方向,以期为科学防治赤潮灾害提供指导。

关键词： 赤潮灾害   广西近海   冷源系统   米氏凯伦藻   球形棕囊藻   国家领导人   气候变化   人类活动  

摘要： 在人类活动和气候变化共同影响下,我国近海的赤潮问题呈现出致灾危害加剧、致灾藻种增多的变化趋势。例如2012年,福建近海暴发有毒米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)赤潮,造成大量皱纹盘鲍死亡,经济损失超20亿元;2016年,秦皇岛近海发生因有毒赤潮引起的中毒事件,导致消费者死亡。特别值得注意的是,2015年广西近海暴发球形棕囊藻赤潮,堵塞滨海核电冷源系统,为国内外首例。赤潮灾害已成为威胁滨海核电冷源安全的新隐患,引起国家领导人及相关部门的高度关注。