水质预警预报系统的研究与应用——以汉江武汉段为例

报道了水质预警预报系统的研究及在汉江武汉段的应用情况。该系统基于河流一维水质综合模型和地理信息系统理论，建立了河流空间数据库和属性数据库，考虑了污染物的迁移和生态转化过程，可实现污染物迁移扩散的常规预报、水华预警预报及突发污染事件的模拟，并利用MapObject实现了模拟结果在系统中的实时动态可视化，为河流水环境的管理和决策提供科学依据。     

河流水质系统灰色模型的识别、模拟和应用

借助于灰色系统理论的思想和方法可以构造河流水质灰色模型,根据实测水质资料可以识别出河流水质灰色模型中的最优灰参数,在此基础上,可以对河流水质系统进行灰色模拟。灰色模拟考虑了实际河流水质系统中客观存在的不确知因素和偶然因素影响。本文概述了河流水质灰色模型的构造、河流水质灰色模型的研究意义、河流水质灰色模型的灰参数识别、河流水质系统的灰色模拟及其在四川沱江水质系统模拟中的应用。     

水污染预警DSS系统框架下的白河水质预警模型研究

为了应对频发的水环境污染事故,在污染事故发生后快速有效地制定应急响应措施,保护水环境,有必要在水源保护区建立水污染预警DSS系统,重点对系统建立的核心与难点——水质预警模型进行研究.密云水库是北京市最重要的地表水源地,以密云水库上游的白河为研究区域建立水污染预警DSS系统,设计水污染预警DSS系统的三层结构框架,将控制端、核心预警模型、GIS空间数据库紧密联合起来;在此基础上对核心预警模型的建模过程、参数取值等进行研究;最后以典型污染物氰化钠为例,设置水污染事故情景以及应急措施预案情景,进行了情景模拟分析.实例研究表明,此水质预警模型能够较准确地对污染发展趋势进行分析预测,并对不同的应急处理方案的实施效果进行模拟分析,模拟结果能够支持应急方案的制定与优选决策,达到了DSS系统的功能需求.     

一个河流水质预测预报模型

河流水质污染及其控制管理的研究,是水环境保护的当务之急;在“环保法”已颁布的今天,要科学地执行有关条例尤其不可缺少。 为了弄清河流日常的,或事故的水质污染状况的来龙去脉;为了推求水环境容量,确定水污染物的排放标准,都需要建立河流水质污染预测预报的数学模型,以应用于: (1)预测河流的污染状况,为规划与控制水污染和评价水质提供数据。     

饮用水源地水质预警系统的建立和应用研究

饮用水源地水质预警系统是综合运用地理信息系统(GPIs)、遥感(RS)、网络、多媒体及计算机仿真等现代高新科技手段,对目标流域的水质状况、水文情况等各种信息进行数字化采集与存储,动态监测各种污染物的变化过程,并将其显示、发布给公众,成为一个集监测、计算、模拟、管理为一体的系统。通过水质自动监测系统,第三方运行、质量管理及控制、预警平台构筑形成一整套完善的预警体系,制定了预警相应流程。划分了预警发布等级,实现了对预警信息的综合应用,有效的为水源水水质安全保障提供支持。     

利用动态分段技术进行河流一维水质扩散模拟

作为GIS新技术,动态分段可以有效地实现河流一维水质扩散的模拟和空间显示分析。该文给出了动态分段数据库设计的基本思路、河流一维水质模型的功能设计及整个模拟系统的结构流程。      

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

地下水型水源地水质安全预警技术体系研究

地下水型水源地水质安全预警是城镇集中供水的地下水资源保护和管理的重要依据.为了提高地下水型水源地水质安全预警功能,提出了包括基于水质长序列监测预警、基于污染动态模拟预警及基于区域污染风险评价预警的技术体系.其中,基于水质长序列监测的预警是通过因子分析筛选水源地特征污染物,分析水质数据变幅以确定水源地水质的预警级别,可实现针对水源井的开关控制作用;基于污染动态模拟的预警是在水源地外围污染源特征基础上,模拟其动态迁移过程,进而确定其影响水源地水质的预警级别,可实现对水源地水质变化趋势的预判;基于区域污染风险评价的预警着重于水源地受区域污染风险控制与水源地保护区的耦合效应,同时结合其他预警影响因子作用以确定预警级别,可实现对水源地所在区域的宏观管控.该技术在哈尔滨市利民水源地进行了综合应用,结果显示,基于水质长序列监测预警中,COD_Mn及NH₄+的最大变幅指数均在1~2之间,预警级别确定为一级;根据污染动态模拟的结果得知,位于水源地开采井流场上游较高ρ（NH₄+）的范围在迁移20 a后,污染晕前段尚未到达水源地,确定预警级别为零级;基于区域污染风险评价的预警确定水源地所在区域为零级预警区,综合分析可以确定利民水源地地下水水质存在污染风险,应采取相应的管控措施.      

二维河流水质模型在芜湖港水质预测中的应用

一、前言 芜湖市位于长江下游南岸,是安徽省物资中转的重要集散地。为适应我国目前经济发展和对外开放的需要,交通部决定把芜湖朱家桥港区二期工程扩建为外贸港口。为评价港区二期工程建成后,污染源排放对周围自然环境的影响,我们采用了二维河流水质数学模型,对该河段的水质进行了模拟预测。 一、水质模型的建立 河流水质数学模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。水质模型的建立,可以为河流中污染物排放与河流的水质变化提供定量关系,从而为评价预测和规划提供依据。     

流域水质预警体系研究与应用进展

流域水质预警是水质监控管理的重要组成部分,完善的流域水质预警体系可为流域水污染处理提供充足时间和所需信息,有效削减水污染对水环境造成的影响.对国内外的流域水质预警体系研究进展分别从预警体系目标、预警指标、预警阈值及模拟模型4个方面进行了综述,并且对目前国内外典型流域水质预警体系进行了分析.结果表明:流域水质预警体系目标主要从流域水体功能和水体污染风险2个方面进行考虑;预警指标可分为物化和生物毒性指标2类,生物毒性指标可弥补物化指标的不足,但不能完全替代,二者联合并施是未来预警指标筛选的发展方向;预警阈值的制定依据环境质量标准、排放标准、水质现状及污染源特征等信息,采用单指标多次报警、多指标联合报警或物化与生物毒性指标联合报警等方式,可提高预警体系的稳定和可靠性;污染物迁移转化模型已有一些成熟应用,但大部分模型依然需要大量的参数和历史数据才能保证准确性,因此对于大型流域难以适用.目前我国还未有国家层面完整的流域水质预警体系和相关流程在应用,特别是缺乏可靠的污染物迁移转化模型.未来应从建立典型流域水质预警体系着手,集成地方流域成熟应用的污染物迁移转化模型,逐步完善国家层面的流域水质预警体系,为我国流域水质安全提供保障.      

伊洛河水质模型与预报系统研究

本文从中国河流水文的具体情况出发,研究了水质变化的机制。在充分取得水质系统信息的条件下。进行了模型的选择、参数识别和分段动态水质模型的建立。考虑了天然河道中随机因素对水质的影响,引进模型随机误差来体现随机因素对BOD-DO浓度的影响,然后利用自适应技术自动校正河流状态估计和预报系统,应用卡尔曼滤波技术建立伊洛河水质状态估计和预报系统。这是从天然河道特点出发,引进数学计算技术改进和提高水质模型精度的尝试,结果是很令人满意的。     

有限元法解水质模型的应用

本文介绍应用有限元法来求解一个可以预报随时间而变化的污染源及其所生成的下游各时刻、各断面的污染物浓度的水质模型。一、非稳态污染源的水质模型河流水质模型的基本方程式,是利用连续性原理及质量平衡原理而推得天然河流紊流扩散基本微分方程式,一般都是按研究课题的需要对它作简化来求解,由此得到常见的各种类型的水质模型。在实践中,研究中、小河流的水质模型,其特点是污染物质很快可达到全断面完全混合。     

地下水渗流补给-内源释放耦合作用下河流水质不确定模拟

针对河流-地下水环境系统的模糊性、不精确性及随机不确定性,采用梯形模糊数描述和表征河流水文、水质及水文地质参数,构建了集成地下水渗流补给与内源释放耦合影响的一维河流水质模糊模拟模型.在此基础上,就地下水渗流补给与内源释放的可能组合,设置5种情景,分别进行水质模拟,并对计算结果进行分析、对比.实例研究表明,对地下水渗流补给与内源释放耦合作用下的河流水质衰减变化规律,梯形模糊数有较好的模拟效果.     

赣江万安段突发水污染事故模拟预警研究

以赣江万安段为例,基于MIKE11模型的水动力模块、对流扩散模块建立了万安水库坝址至井冈山水库坝址河段突发重金属水污染事故一维预警模型,模拟了突发水污染事故中污染物迁移扩散过程,定量模拟了河流下游不同断面处铅污染物到达的时间和浓度值。结果表明,所建立的预警模型能够模拟和预测突发污染物泄漏事故条件下污染物迁移过程。在模拟时间内整个河段都会受到污染物的影响,铅污染物在经历132h14min后全部移除该河段。河段出口处控制断面应急响应时间为73h5min,其不可取水的时长为35h23min。     

污染物在河流中的混合过程

前言 研究污染物在河流中的混合过程,主要是为了进行河流污染事故预报,预测污水排放口附近污染带的混合情况,探讨混合对整个迁移过程的影响等问题。 本文所讨论的污染物的物理特性是:在水中能够均匀地分散开;浮力中性;不产生凝聚、沉积和挥发。河流中大多数污染物都处于溶解状态、胶体状态或可忽略沉速的悬浮状态。因此,这些污染物质点(含有污染物的微小水团)的动力学特性与河流中水质点的特性完全相同,对于研究混合问题,无需考虑该污染物的化学性质,可以把它看作是某种溶质或被标记的水质点。     

基于SWAT模型的大沽河流域排污权交易率体系不确定性估算

排污权交易是一种成本低廉、效果显著的水质管理机制,但由于水体污染物本身的理化特性及河流自净作用,交易的公平性面临巨大挑战,严重影响排污权交易机制的效率及水质目标的实现,而交易率是解决这一挑战的有效途径.基于SWAT模型开展大沽河流域水文和水质模拟,获得了入海口 NH3-N(氨氮)负荷对不同污染源的响应;分析了交易率的空...     

国家水环境质量管理信息系统的研究(续七)

第六章国家水环境质量管理信息系统的需求功能设计(二)河流水质模拟和排污削减量规划是水质管理信息系统的重要功能,对此,根据总体功能的设计要求,提出以下的设计方案。(一)河流水质模拟计算的概要设计通常有三种情况需要进行水质模拟:·对城市区段、河段(或非城市区段、河段)的某种排污控制(削减污染物排放量)方案,进行河流     

贵阳市环境空气质量预报预警系统建立的探讨

分析了贵阳市空气质量预报中污染物、地形及下垫面、植被等关键影响因素。提出了贵阳市环境空气质量预报预警系统的整体架构,分别对排放源监测与管理系统、环境空气质量预报系统和污染预警与控制决策支持系统等三个核心部分进行阐述,进一步提出了贵阳市大气污染防控措施及防控机制。     

基于高频在线水质数据异常的突发污染预警

在高频水质自动监测背景下,建立了基于软测量和水质时间序列异常检测的水体突发污染预警预报技术.假定突发污染事故会引起典型自动监测水质参数变化,采用回归分析建立水质参数和在线高频监测水质参数间的线性关系进行软测量,采用人工神经网络预测短程水质变化,建立基于预测残差的异常判断最小阈值,最终通过有序监督聚类进行水质突变检测从而对突发污染事故进行预警.采用美国弗吉尼亚州的Potomac River流域在线监测数据进行算法验证和案例分析.分析受试者工作曲线(ROC)表明:该方法对2倍异常和3倍异常水平的检测准确率分别为62.7%和92.5%,且随着异常水平的增加准确率增加,通常突发污染事故中特定污染物浓度水平一般明显高于3倍,该方法具有较高的准确率.较其他突发污染水质预警技术,该技术有效缩短了平均检测时间,为流域污染预警预报和快速应急响应提供了新途径.