以长江中游城市群的36个城市为例，构建了经济发展、城市化、社会保障、生态环境综合评价指标体系，运用耦合度模型评估了36个城市2011~2013年的耦合度，并利用GIS技术分析系统的得分与耦合度的空间分布特征。结果表明：长江中游城市群的36个城市的经济发展、城市化和社会保障水平的空间分布比较相似，三者间存在显著的正相关关系。但是，存在显著性的地区差异。36个城市生态环境得分均值很高，城市之间差异很小。从耦合度的空间分布来看，长江中游城市群明显存在3个高耦合度的聚集区域，即长株潭城市圈，武汉-南昌（含鄂州、黄石和九江）城市带和鄂北4市，即十堰、襄阳、宜昌和荆门。最后，36个城市之间耦合度的差异呈现逐年缩小的趋势。

中国疆域广大，各地的资源禀赋、能源消耗状况以及经济增长方式存在有着很大的差异，这也导致各地区之间的能源强度水平有着显著的区别。中国各地区之间这种差异很大的能源强度水平是否存在类似经济增长趋同的性质，是否也会呈现出一定的俱乐部趋同现象，这对于探索区域能源差异化政策具有重要意义。以中国30个省市区2000~2014年与能源强度水平有关的数据作为分析的基础，首先从理论上阐述了中国能源强度水平的空间相关性，然后构建实证模型，对2000~2014年中国整体能源强度以及分省域能源强度趋同俱乐部的存在性展开实证研究与检验；对第二产业产值（SEN）、固定资产投资（TZ）、R&D经费支出（R&D）、外商直接投资（FDI）等对各省域能源强度趋同的作用效果做出预估。结果表明我国各省市间能源强度的差距逐步减小，且存在空间上的省域能源强度趋同俱乐部现象；各经济变量对各区域能源强度作用效果各不相同；所以，在制定与能源相关的政策时，要考虑不同地域的客观差别，有针对性实施差异化能源政策。

借鉴耦合理论，建立了乡镇居民点规模-功能耦合系统，以潼南区为案例，采用熵权法、耦合协调度评价和空间集聚分析等方法，对2014年潼南区22个乡镇居民点规模-功能的耦合协调发展状态进行评价。研究发现，经济规模是乡镇居民点规模的主要决定因素。第三产业是影响居民点生产功能的主要因素，教育医疗则是影响生活功能的主要因素，建成区绿化面积是影响居民点生态功能的主要因素。潼南区乡镇居民点规模-功能耦合协调发展水平在空间上具有明显的单核结构特征，区域发展具有较大的不平衡性。大部分乡镇规模-功能耦合处于拮抗状态，规模滞后状态，规模、功能建设发展都处于低水平状态。应当积极培育县城以外的区域次级增长中心，以缩小区域发展的不平衡性。在村镇居民点的规划中，应重视居民点经济规模的地位与作用，以求更为合理的预测居民点规模，并规划建设居民点功能。

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段，尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ¹⁸O和δD组成的变化，揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ¹⁸O组成表征出明显的空间分布差异特征，长江河源区降水δ¹⁸O值最低，随着海拔高度降低降水中δ¹⁸O值自长江上游向下游地区逐渐减小，这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关；枯水期长江水δ¹⁸O和δD值明显要高于丰水期，原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响；无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势，这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响，丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大，但在枯水期则影响较为明显，这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。

基于数理统计、空间插值技术、相关性分析与GIS地图表达，研究长江三角洲城市群AQI及各空气含量因子污染浓度的时间、空间分布特征。通过提取国务院最新规划的长江三角洲城市群空间分布数据，划分研究区为“一核五圈”，探讨了空气质量指数的时间变化特征和AQI、首要污染物的空间分布规律，定量评价了AQI与其污染因子的相关性，结果表明：（1）时间变化上，长三角城市群空气质量季均变化规律为夏季最好，冬季最差；月均变化呈波浪形分布，在1月份的平均浓度皆为最高；周均变化为：在一周后半段达到一周最大值；（2）空间分布上，分季节看，AQI在春、秋、冬三季空间梯度变化显著，呈现北高、南低的分布格局。在首要污染物的分布上，以PM_2.5和O₃均分长三角地区；（3）PM_2.5含量空间分布与AQI有较高相似性，均处于北高南低的分布状态，臭氧分布呈现东高西低，即较发达的城市臭氧含量相对较高的空间分布格局。最后通过相关性计算，AQI与PM_2.5相关性显著，与O₃没有明显相关性，为长三角大气污染防治提供依据。

崇明岛作为我国最大的河口冲积岛，其形成发育与长江来水来沙息息相关。历史上就有崇明岛围垦筑堤的记载，近60年来崇明岛东部地区所筑大堤主要有54大堤、64大堤、68大堤、92大堤和98大堤。选取正东、东北、东南不同方向的4个断面，以大堤位置代表所筑年份海岸线位置，对崇明岛东部淤涨速率及滩地淤涨面积变化进行计算，结果表明：（1）近60年来崇明岛东部整体淤涨速率约为200 m/a，淤涨面积年均增长率为2.80 km²/a；（2）不同断面上淤涨速率存在差别，其中正东方向断面上淤涨最快；（3）不同时段崇明岛东部各断面淤涨速率存在快慢变化。各断面上，20世纪90年代的淤涨速率均最大。对比发现，20世纪50~80年代崇明岛东部淤涨速率的变化趋势，与同期长江年入海泥沙量的变化趋势基本一致；但20世纪90年代，由于围垦强度加大，两者变化趋势不一致。以海堤研究岸线变迁的工作尚不多见，此方法将为研究长时间尺度的岸线变迁提供借鉴。

利用南京市浦口区境内老山森林、农庄、珍珠泉、石桥万诚4个观测点2014年10月~2015年10月大气负（氧）离子观测资料，分析了浦口区大气负（氧）离子浓度的时空变化特征及其与气象因子的关系。结果表明：（1）浦口区日平均大气负（氧）离子浓度为688个/cm³，最大值约在21：00，为986个/cm³，最小值约在12：00，为610个cm³；（2）浦口区年平均大气负（氧）离子浓度为675个/cm³，其中夏季最高，为728个/cm³；冬季最低，为538个/cm³；（3）浦口区大气负（氧）离子空间分布规律为：农庄> 珍珠泉> 老山森林> 石桥万诚；（4）不同天气条件下大气负离子与气象因子的相关性不同，如雨日，大气负离子与降水量、气温、相对湿度显著相关（P<0.01）；无雨天，大气负离子与日照显著相关（P<0.05）。

土地利用优化和空间防控策略对非点源污染风险控制及水环境质量的改善具有重要意义。本文以太湖流域典型平原河网地区-上海市青浦区为研究对象，将灰色线性规划模型与最小累积阻力模型相结合，以控制非点源污染风险和增加经济效益、生态效益为目标，进行土地利用结构优化与空间分区防控研究，在空间上划设了水资源保育区、水资源重点防护区、非点源污染一般阻控区、非点源污染中等阻控区及非点源污染重点阻控区，并针对不同分区提出具有针对性的防控措施。与2012年相比，预测2020年优化防控方案下，可减少总氮、总磷的输出10.96%和41.33%。由此表明，优化土地利用结构和构建空间差异化防控机制是有效调控非点源污染风险，实现区域可持续土地利用，促进经济发展和保证生态环境安全的有效途径。

湖泊的水位-流量关系是湖泊水文特性的重要表征。该关系与湖盆形态、湖泊与周围水系的水力联系等因素有关。鄱阳湖是长江中游的大型通江湖泊，洪泛特征显著。本文以鄱阳湖为例，研究洪泛湖泊入湖流量-湖泊水位关系及非线性特征。基于1960~2010年实测湖泊日水位和流域日径流数据，采用交叉小波和小波相干方法分析多时间尺度上水位对入湖流量的响应关系。结果表明，鄱阳湖入湖流量-湖泊水位关系存在3个特征阶段：阶段1中，入湖流量与湖泊水位相位差从0°；过渡到45°；~90°；，水位上升初期与流量同步上升，后期水位对流量的响应产生迟滞效应，滞后时间为2~9d；阶段2中，入湖流量与湖泊水位相位差在90°；左右波动，入湖流量率先下降，湖泊水位却保持缓慢上升；阶段3中，入湖流量与湖泊水位的相位变化与阶段1相反，从45°；~90°；过渡到0°；，湖泊水位与入湖流量下降逐渐变为同步。本文提出鄱阳湖入湖流量-湖泊水位关系的3个阶段并分析其产生的主要原因，概化其水文特征，对通江洪泛湖泊的水文特征有新的认识，为下一步湖泊水文过程的刻画与模拟提供重要理论基础。

在淡水湖泊生态系统中，水位高程的变化会对整个生态系统产生重要的影响。本研究以鄱阳湖最具代表性的碟形湖——蚌湖为实验地点，研究了水位高程对于湖泊湿地土壤微生物代谢功能的影响。在实验中沿水位高程及植被带演替布设6个样地，利用Biolog-Eco技术探究不同水位高程样地土壤微生物群落代谢功能的多样性及分布规律。结果表明：随着样地水位高程的降低，土壤含水量逐渐升高，地表植被的覆盖率逐渐减少，土壤有机养分出现先减小后增大的趋势；而土壤微生物对碳源代谢活性随着高程的降低依次减弱，且优先利用的碳源种类和碳源利用率也有显著不同。通过dbRDA排序分析表明：土壤微生物群落功能多样性沿高程呈现区域性分布特征，相邻的两样地土壤微生物碳源代谢功能更为相近。影响湿地土壤微生物碳源代谢功能的主要因子为土壤含水量、土壤有机质含量、pH、NH₄-N和地表植被类型。本研究结果可为合理管理和保护鄱阳湖湿地生态系统提供科学的指导。

水温是水环境评价的重要因子之一，其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因，本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型，并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证，应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层，4~6月中上层水体（水深0~60 m）受入流水温和气温回升影响迅速升温，表底温差达10℃，垂向分层加剧；7、8月水库泄洪加快了库区水体交换，底层水温迅速升高，中间等温层水体厚度增加，表底温差减小在2℃内，9月以后表底温差进一步缩小，垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现：气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围，对其垂向分层结构影响较低；表层水温受气象条件影响显著；取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。

为探究不同表层岩溶带岩溶水系统和人类干扰方式下滇东南峰林湖盆区表层岩溶泉地球化学变化特征及其影响因素，利用CTDP300水质检测仪，对不同地质背景下的两泉域的水化学性质从月动态和降雨动态两个尺度进行了一个水文年的观测。结果表明：（1）菜花箐泉理化指标季节动态变幅较大：水温为4.6℃，电导率为302 μs/cm，pH为0.66，水浊度为255.1；火把洞泉变幅相对较小：水温为3.3℃，电导率为225 μs/cm，pH为0.5，水浊度9.8。（2）无雨时：菜花箐泉气温与水温、电导率、pH呈正相关关系；火把洞气温与水温呈现正相关关系，水温与电导率、pH呈现负相关关系。（3）强降雨时：菜花箐泉在降雨初期水温、电导率、水浊度均出现峰值，pH呈现低值。在降雨中后期，电导率大幅度上升，在6 h内从189 μs/cm上升到405 μs/cm，pH出现峰值后呈波动下降趋势。火把洞泉在降雨初期水温与电导率、pH呈正相关关系，各自呈现本期间峰值。在降雨持续10 h后，pH、电导率均呈现下降趋势。（4）弱降雨气候条件下：菜花箐和火把洞泉的理化指标变幅都较小，在降雨初期、中期和后期两泉域pH、电导率都出现稀释效应曲线。

通过对汉江上游河谷开展广泛细致的野外考察，在汉江上游旬阳西段全新世黄土-土壤剖面发现四层典型的古洪水滞流沉积物。对于系统采集的样品，进行粒度成分、磁化率分析，从沉积学角度证明了它们是典型的古洪水滞流沉积物。这些古洪水滞流沉积层夹在全新世风成黄土-土壤地层序列中，其每一层古洪水滞流沉积物记录了一期古洪水事件。根据OSL测年数据，并结合考古年代学和典型剖面地层对比，确定了这四期古洪水事件分别发生在8 500~8 400 a B.P.、4 200~4 000 a B.P.、3 200~2 800 a B.P.和1 800~1 700 a B.P.。利用古洪水SWD尖灭点高程法，恢复了这四期古洪水洪峰水位，介于233.0~239.2 m之间；进而基于HEC-RAS模型重建了四期古洪水洪峰流量，介于26 500~46 800 m³/s之间。将古洪水研究成果加入后，得到了远超过实测洪水和历史洪水重现期的稀遇洪水的水文信息，延长了汉江上游安康-旬阳段流域洪水的数据序列至万年尺度，使洪峰流量-频率曲线的稀遇洪水部分有了点据控制，百年和千年一遇的洪水洪峰流量的计算由外延变为内插，提高了设计洪水的精度。并且通过古洪水水文计算得到，该河段万年一遇洪水洪峰流量为46 900 m³/s，千年一遇洪水洪峰流量为37 800 m³/s，百年一遇洪水洪峰流量为28 900 m³/s。这对于汉江上游水利工程、防洪工程和城镇建设的洪水设计提供了十分重要基础数据。

利用GC-MS对上海市玻璃表面有机膜中PAHs浓度进行了定量分析。结果表明随着楼层的增加，10层居民楼玻璃表面PAHs浓度出现先增加后减少的趋势，最高浓度出现在3层（736 ng/m²），最低在9层（346 ng/m²）；17层公寓楼PAHs浓度则是先减少后增加再减少的趋势，最高浓度出现在9层（2 338 ng/m²），最低在16层（564 ng/m²）。TOC与PAHs相关性分析暗示除TOC外，玻璃表面PAHs富集可能还受控于其他因素。10层居民楼主要以3环和4环PAHs为主；而17层公寓楼则以4环为主。玻璃外表面PAHs浓度（555 ng/m²）远高于内表面（308 ng/m²）；外表面主要以Phe、Pyr、Chry、Fluo和Fl为主；内外表面低环PAHs比值接近于1，高环比值基本上低于0.6。TEQ值虽然较低，但生态风险仍不能忽视。

利用CMIP5三个耦合模式的历史模拟及不同情景预测结果、NCEP/NCAR再分析资料和长江中下游观测降水资料，采用统计降尺度方法对长江中下游夏季极端降水频次进行模拟和预估。首先，通过计算相关的方法，获取建立统计降尺度预测模型所需的预测因子。提取的预测因子同时满足既是观测环流要素场影响极端降水的关键区域，又是模式要素场预报的高技巧区域两个条件；然后，结合挑选出的预测因子，利用多元线性回归方法建立长江中下游极端降水的统计降尺度预测模型，并对模型性能进行检验。交叉检验结果表明，此种统计降尺度方法能对过去长江中下游极端降水变化有较好的再现能力，且多个降尺度模型结果的集合能进一步提高降尺度方法的模拟技巧；最后，将建立的统计降尺度模型应用于CMIP5未来3种不同的排放情景来对极端降水进行未来预估，并对多模式结果进行集合。结果显示，统计降尺度模型预估未来几个年代际长江中下游夏季极端降水频次相对于1986~2005年呈增加趋势，21世纪中、后期高排放情景下极端降水频次增加幅度高于低排放情景。

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM（CCLM）模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据，通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数，研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下，长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）全球升温1.5℃情景下，年降水量相对于1986~2005年减少5%，强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%；概率密度曲线表明，年降水量均值下降，强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升，极端降水方差增大；年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少，极端降水贡献率则相反。（2）全球升温2.0℃情景下，年降水量下降3%，强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%；年降水量均值稍有减少且方差稍有上升，强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加；年降水量减少区域位于长江主干以北，强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。（3）全球升温由1.5℃至2.0℃时，年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%；随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升；极端降水呈增加态势的范围扩大。因此，努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。

以小江流域蒋家沟、大白泥沟为研究区，利用1987~2014年陆地卫星影像数据，采用面向对象自动解译和人工目视解译相结合的方法，生成两条泥石流沟不同时期堆积扇危害范围数据集产品；结合地形资料，分析不同发育期泥石流堆积扇危害范围变化情况及其影响因素。分析表明：（1）1987~2014年，蒋家沟、大白泥沟泥石流堆积扇危害面积出现退缩趋势。（2）处于壮年期的大白泥沟流域堆积扇退缩幅度小，处于老年期的蒋家沟泥石流堆积扇退缩幅度大，且已趋于稳定。（3）水源、物源和人类活动是蒋家沟、大白泥沟堆积扇危害范围变化的主要影响因素。