河流水质指标伴生性分析及预测模型构建与应用——以太子河干流为例_吴奇，范博，贾铭洋，栾策，全占东等著_9787550935945

　　《河流水质指标伴生性分析及预测模型构建与应用——以太子河干流为例》基于太子河辽阳段近15年水质监测数据及相应的Landsat 8卫星OLI数据，采用主成分分析、小波分析、通径分析和综合水质标识指数等方法，分析了太子河辽阳段各水质指标的关联伴生性，评估了近15年太子河水质综合等级的变化规律，分析了影响水质指标的潜在社会、自然等影响因素。在此基础上，通过构建MIKE21水动力-水质耦合模型，阐明了太子河辽阳段主要污染指标的衰减规律，为水质指标的精准预测提供了重要依据；通过构建基于机器学习的遥感反演模型，预测并分析了氨氮、总氮以及高锰酸盐指数等指标的时空演变规律，为水质等级的实时预判提供了新方法。两者结合使用，可以提高河流水质预测的时效性和准确性，更好地指导水污染控制和管理。
　　《河流水质指标伴生性分析及预测模型构建与应用——以太子河干流为例》可供水利和环境相关部门的科研、管理及决策者参考使用，也可为大专院校师生提供参考。

　　本书针对河流水质预测精准度有限和时效性低的问题，结合地方服务项目“河流水质指标伴生性分析及模型构建与应用”（H2021356）、中国博士后科学基金面上项目“生物炭负载纳米镁盐对富营养水中氮磷在AWD稻田的协同再利用研究”（2021M693863）、辽宁省世界银行贷款项目“可持续发展农业项目成果监测与评价”（H2021449），以及国家自然科学基金（52009078）与辽宁省自然基金指导计划（2019-ZD-0705）等，研究河流主要污染指标的关联伴生性及预测模型的构建与应用。
　　辽宁省太子河是辽河水系重要的支流之一，其水质安全问题关系到辽宁省南部地区的生态环境和人民健康。21世纪第1个10年，太子河流域水质污染问题日趋突出。太子河经重工业城市本溪市流入辽阳市境内，因上游带来大量的无机盐、有机物、重金属等污染物，且太子河辽阳段又有许多煤炭开采业、金属矿采选业、化工厂等重污染企业分布在沿岸，周边还有大量居民居住，导致工农业、生活污水直接排入水体中，造成河流生物多样性低、河岸带植被稀少、水质长期不达标、河势不稳、主河道游荡等问题。近年来，按照“截污控源，内源治理，原位修复，水质净化，生态修复，立体管控”六大原则，太子河流域大力实施截污、控污、清污、减污、治污工程，通过标本兼治、源头治理，水环境质量得到一定改善。2020年，在进行水质监测的太子河辽宁省地表水断面中，年均水质达到或优于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准的断面比例为74.4%，与2019年相比，优良断面同比上升11.6个百分点；劣Ⅴ类标准的断面比例为0，比2019年下降5.8个百分点，水质总体改善明显，呈轻度污染。因此，太子河流域水质研究重点导向从“治理为主”转为“监控为主、治理为辅”。
　　遥感技术可以覆盖大范围的水域，MIKE21技术则可以细致地模拟水体的动态变化，两者结合可以更全面、更精确地监测水质，及时发现水质问题。传统的水质监测方式需要人力物力较多，而遥感技术和MIKE21技术可以实现自动化监测，节省了大量的时间和成本，并且可以实现24h不间断监测。由于遥感技术和MIKE21技术可以实现实时监测、预警和预测，可以及时做出反应，快速采取措施，避免水质问题扩大影响。根据以上研究思路，首先探明了近15年太子河辽阳段主要污染指标的时空分布规律，并剖析了主要水质污染指标的关联伴生性及周期性、水质综合等级演变和相关影响因素。在此基础上，构建了基于MIKE21的水动力-水质模型和基于BP神经网络的全氮、氨氮与高锰酸盐指数遥感反演模型，提出了主要水质污染指标的衰减规律，并对模型进行应用，预测了近年来各水质指标的空间分布特征。最后，根据太子河水质的时空分布规律、社会与自然等影响因素、水质指标伴生性问题以及模型预测结果，提出了相应的指导建议。基于遥感和MIKE21协同监测水质的技术可以提高河流水质预测的时效性和准确性，更好地指导水

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