基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

城市河流综合整治工程方案多属性决策方法研究

研究结合穿紫河综合整治工程实际,在分析了河流水环境问题成因的基础上,筛选综合调控因子,并对综合整治工程的治理方案进行了情景分析。根据情景分析确定的备选方案及其属性集,采用QUAL2E模型模拟治理效果,并建立了基于神经网络的多属性决策模型,对22个备选方案进行了优选排序。研究结果表明,根据多属性决策方法得出的备选方案优劣顺序可对实际工程决策提供有力支持。     

基于系统动力学和向量模法的亮子河流域水环境承载力评价

文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于系统动力学模型和向量模法的水环境承载力评价体系,从水资源、社会经济和水环境3个方面对水环境承载力的变化情况进行评估,并提出超载流域水环境承载能力的调控对策。结果表明,亮子河流域在2013年承载力情况最好,2015年承载力最差,2014～2018年属于轻度超载。以2018年为调整起点,4种调整方案均可以实现水环境承载力的提升。通过总结提升方案可知,提升对策应该以水资源量提高为主,社会经济指标提高为辅,兼顾提升水环境质量,可以有效的提高亮子河流域的水环境承载力整体水平。     

区域水生态承载力多目标优化方法与例证

水生态承载力是指维系水生态系统健康状态下的人类活动阈值,揭示的是某一区域人类活动与水生态系统之间的耦合规律,可为水生态环境保护与经济社会的协调发展提供依据. 基于水生态承载力的概念,构建了区域水生态承载力指标体系,建立了区域水生态承载力多目标优化模型,采用模糊方法进行求解,并采用遗传投影寻踪方法对方案进行优选. 以浙江省湖州市为例进行实证分析,以污染物环境容量利用率作为情景方案设定的依据,分别设定了双指标(COD_Cr、NH₃-N)、三指标(COD_Cr、NH₃-N、TN)、四指标(COD_Cr、NH₃-N、TN、TP)3种控制方案. 结果表明,3种控制方案的优化结果均具有一定的可行性和合理性,并推荐四指标控制方案为优选方案. 四指标控制方案优化结果表明:2020年状态指标水环境容量利用率、生态用水比例分别为99.3%、59.1%;调控指标GDP增长速度、人口增长速度、城镇化率分别控制在7.4%、0.5%、70.3%以下,污水治理资金占GDP的比例为0.9%,第三产业比例为52.1%,化肥施用强度为251.0 kg/hm2;在此基础上,湖州市2020年可承载目标人口总量为350.0×104人,GDP为2 965.4×108元.      

小流域水污染控制方案优选决策支持研究

针对环境决策中存在的多目标环境问题,以小流域污染控制方案为研究对象,探讨了小流域水污染控制方案的优选决策过程。文章介绍了污染控制方案的设计、效费核算、方案比选、决策终选等小流域污染控制方案的关键环节。同时,为进一步解决多目标属性的决策问题,运用决策矩阵数学模型对方案进行了优选,最终为小流域污染控制科学合理、经济有效的方案提供技术支持。     

密切值法用于城市污水处理厂布局规划的研究

用密切值法作多目标决策优选，由城市污水处理厂的3个标准方式和11个家处理厂的工艺改造投资、污水厂运行成本和处理水量等11个评价指标的极端情况，组成“虚拟”的最好（长期保留）和最差（应该废除）方案，进而求出各污水处理厂（统称为样本点）与最好、最差方案的距离，计算可综合反映与最好和最差方案距离两者水平的综合参数－密切值，并根据密切值的大小进行排序。实例计算表明，密切值法与灰色局势决策法得到相似的排序结果，说明密切值法用于城市污水处理厂布局规划是切实可行的。而且密切值法不需要确定白化函数等主观参数，计算结果更客观和可靠。     

台州市流域水环境承载力研究

采用指标体系评价法研究台州市椒江水系和金清河网水环境承载力,选取了水资源开发利用水平、经济社会发展水平、环境纳污水平、环境保护与治理水平四大类17个评价指标,通过层次分析法对椒江水系、金清河网两大流域水环境承载力现状进行评价,研究结果表明两大流域现状水环境承载力综合指数分别为0.7644和0.5808,属于山溪型流域的椒江水系水环境承载力能力远大于平原河网型的金清河网.并进一步设置了四种中远期情景方案,预测不同发展模式下水环境承载力变化情况,结果表明四种方案对提高流域水环境承载力贡献大小关系为:方案2>方案3>方案4>方案1,提高环保投入、加强环境治理水平的方案对流域水环境承载力提升最有利.     

改进密切值法在地面水环境质量评价中的应用

密切值法(OsculatingMethod)作为一种多目标优选方法,在水环境质量评价中具有一定的应用。经过改进,将环境标准作为评价样本,参与到地面水环境样本的矩阵中,可以分析出各个监测断面的水质优劣排序,并使其与各级环境标准的关系一目了然。引入层次分析法,对各评价指标的贡献程度加以确定,保证了地面水环境质量评价的科学性。     

滇池流域水环境承载力及其动态变化特征研究

为了定量分析人口增长、经济发展、资源短缺和环境污染等因素对流域水环境的综合影响,建立了湖泊水环境承载力多目标优化模型.同时,选取人口、灌溉面积、国民生产总值(GDP)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)作为水资源和水质量承载力指标,运用层次分析法(AHP)确定各指标对湖区水环境承载力的权重,并运用指标体系评价法分别计算了2003—2010年滇池流域水环境承载力.结果表明,流域内人口承载度超标,经济承载压力显著增长,富营养化指标——TP、TN呈高负荷波动状态.滇池流域水环境承载力为负承载,水质量承载力影响程度更大.研究结果可为滇池流域的社会经济发展规划、生态环境保护和水资源可持续利用提供科学依据.     

长治市PM2.5含量的影响因素分析

文章通过对长治市2021年全年365天的AQI检测指标数值PM2.5与PM10、SO₂、CO、NO₂、O₃之间进行相关性分析,结果显示：PM2.5与PM10、SO₂、CO、NO₂存在正相关关系,与O₃存在负相关关系,通过检验发现解释变量之间存在多重共线性,为消除多重共线性对模型稳定性可能产生的不利影响,选择用最大方差法进行旋转,提取出主成分工业因子F₁、生活因子F₂、环保因子F₃,并进行回归分析,得到多元线性回归模型：PM2.5=43.542+30.099F₁+19.804F₂-3.231F₃,通过线性回归方程分析得出PM10、SO₂、CO、NO₂、O₃对PM2.5的具体影响,将三个主成分与PM2.5之间的关系进行量化,最后根据研究结果为长治市空气污染治理提出可...     

西北旱区盐湖盆地地下水化学组分源解析

为实现对吉兰泰盐湖盆地地下水污染源的识别与管理,系统采集区域内71个地下水样品,测定16项地下水质关键指标;以GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中的Ⅲ类标准为依据确定特征污染物,利用因子分析（FA）确定地下水水质指标的因子分类,以地质统计学插值绘图揭示不同污染源的空间分布特征,运用APCS-MLR（绝对主成分得分多元线性回归）量化不同污染源的贡献率.结果表明:研究区内ρ（Cr6+）、ρ（As）、ρ（NH₄+）、ρ（F-）、ρ（Cl-）、ρ（NO₂-）、ρ（COD_Mn）、ρ（TDS）、pH等9项地下水水质指标均存在超标现象,其中ρ（NH₄+）、ρ（Cl-）、ρ（F-）超标较为严重.通过因子分析法筛选出影响研究区地下水水质的6个公因子,即溶滤-富集作用因子（F₁,贡献率为24.61%）、农业活动因子（F₂,贡献率为20.38%）、原生地质-农业生产、生活污染因子（F₃,贡献率为11.72%）、工业生产污染因子（F₄,贡献率为10.38%）、地质环境背景因子（F₅,贡献率为10.78%）、原生地质因子（F₆,贡献率为10.61%）,其中F₁、F₅、F₆为环境影响因子,F₂、F₃、F₄为人类活动影响因子.采用因子得分函数计算得到因子得分,巴音乌拉山一带整体污染因子得分较高,乌兰布和沙漠存在点状高值区,图格力高勒沟谷上游也存在一定程度的污染,而盐湖盆地东南大部分区域水质相对较好,其分布与变化受到天然因素和人类活动的双重影响.利用APCS-MLR得到各水质指标预测值与实测值的R2（线性拟合优度）均大于0.7,APCS-MLR可较好地评估各因子对水质的贡献率.研究显示,因子分析与APCS-MLR相结合可以有效地对地下水化学组分进行定性识别与定量解析.      

水环境容量约束下的太湖流域产业集聚空间优化

以产业集聚发达、水网密集但水环境敏感性强的太湖流域为例,采用环境地理学的理念,选择地貌特征、水质目标、水体通达性、清水通道、现状水质等要素作为表征水环境容量的评价因子,运用GIS空间分析方法,对水环境容量进行分区评价;通过空间叠加分析,依据水环境容量支撑强度和产业集聚污染压力的对应关系,分别划分农业、工业集聚空间优化类型区.结果表明,太湖流域水环境容量地域差异性大,呈现从东北沿江地区向西南沿湖地区逐步递减的格局,而产业集聚引起的污染总体上以太湖、滆湖及长荡湖沿岸乡镇分布较多,与水环境容量的空间分布格局不相吻合.农业集聚空间优化要重点调整太湖一级保护区、滆湖、长荡湖沿岸区域的农业发展,优化调整太湖二级保护区及南部山丘岗地区,一般调整常州、无锡、苏州的市区的农业发展;工业集聚空间优化要重点调整常州、无锡和苏州中心城区,优化调整太湖一、二级保护区范围内以及重点调整区的外围,一般调整乡镇工业集中区.     

白洋淀流域地表水化学特征及控制因素

为探究半干旱区地表水化学特征及物质来源,以白洋淀流域为研究对象,利用Piper三线图和Gibbs水岩模型,对地表水的主要离子组成特征及其来源进行分析。结果表明:白洋淀流域地表水pH为7.56~8.23时,呈弱碱性,且溶解性总固体（TDS,100~650 mg/L）在流域的不同空间区域表现为淀区 > 下游 > 上游。白洋淀流域地表水阳离子以Na+和Ca2+为主,离子总量占比76.60%;阴离子以HCO₃-为主,约占阴离子总量61.52%。地表水的水化学类型为HCO₃-Ca型（上游水体）和HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca型（下游河流和淀区）。白洋淀水文地球化学过程受到人类活动和自然作用的双重控制;自然作用下,白洋淀流域地表水中的离子来源于岩石风化（碳酸盐岩及硅酸盐岩的风化溶解）,同时受到蒸发-结晶作用影响。     

Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe-Luanhe Basin of North China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＨａｉｈｅ ＬｕａｎｈｅＢａｓｉｎｉｓｔｈｅｄｉｓｔｒｉｃｔｆａｃｉｎｇｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｗａｔｅｒｃｒｉｓｉｓｉｎｔｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ.Ｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｓｓｕｅｓａｎｄａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｒｅｖｅｒｙｓｅｒｉｏｕｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ .Ｗａｔｅｒｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ,ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｏｖｅｒｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｈａｖｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｏｂｖｉｏｕｓｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎ…     

基于系统仿真的提升赣江流域水生态承载力的方案设计

保护和改善流域水生态环境已成为环保工作的重要内容和科学研究的重要课题.基于承载力理论和复合生态系统理论,构建了赣江流域水生态承载力系统的概念模型、主导结构模型和系统动力学模型.以2000—2030年为系统仿真区间,仿真结果表明,到2016年赣江流域水生态承载力达到上限,此时可承载人口规模为2566万人,可承载经济规模为11034亿元.赣江流域水生态承载力现状不容乐观,需采取一定的措施.以"节流"、"控污"、"治污"为问题导向,基于"供给管理需求管理"、"末端治理根源治理"、"观念调节行为调节"等公共政策设计的不同视角,初步提出了提升水生态承载力的27个政策干预点,通过政策干预点对系统作用的灵敏性检验,基于识别出的16个灵敏政策干预点,设计了提升赣江流域水生态承载力的综合发展方案.仿真结果表明,到2029年(推后13年)赣江流域水生态承载力达到上限,此时可承载人口规模为2702万人(提升了5.3001%),可承载经济规模为28547亿元(提升了158.7185%).降低人口增长和经济发展速度,提高技术进步和优化产业结构是提升赣江流域水生态承载力的重要途径.     

Ecological and environmental water demand of the lakes in the Haihe—Luanhe Basic of North China

The purpose of this paper is to present a brief concept of the ecological and environmental water demand of lake. The present situation and affecting factors of lake ecological system in the Haihe-Luanhe Basin of North China was analyzed. The calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body and the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem, wetland and vegetation were compared and discussed. As the examples of Baiyangdian Lake and Beidagang Lake in Haihe-Luanhe river basin, the ecological and environmental water demand of the two lakes was calculated to be 27 x 10(8) m3. It is 6.75 times to the water demand according to the calculating method of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the water body. The research result indicated: (1) The calculating methods of the ecological and environmental water demand of the lake basis on the aquatic ecosystem should be better than only basis on the water body of lake. (2) The data, such as area of the vegetation kind around and in the lake, the vegetation coefficient, the evaporating amount of the vegetation and the vegetation water demand itself around and in the lake are lack and urgent need. Some suggestions for controlling and regulating the water resource of the lake in North China were proposed.     

流域污染负荷解析与环境容量研究

以安徽省太平湖流域为例,运用监测、统计数据以及排污系数法对流域内8种污染源的污染排放情况进行全面解析,结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用,在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量.结果表明, 2011年,太平湖流域污染物入湖量为:COD 3863.75t/a, NH3-N 410.24t/a, TP 51.63t/a;城镇和农村生活污染为太平湖流域的主要污染源,约占流域入湖污染物总量的60%;麻川河和浦溪河流域的污染最严重;流域污染物的排放在空间上呈现较为明显的区域分布,经济发达区域污染相对较严重.在当前水质目标下,太平湖仍有相当大的可用容量;浦溪河、秧溪河和舒溪河流域的氨氮和总磷排放量接近环境容量,需进行总量控制及削减.     

贫营养湖水环境承载力及对策研究--以抚仙湖为例

以云南省九大高原湖泊中贫营养湖典型代表-抚仙湖为例,以广义的水环境承载力理论为指导,基于前人EFDC模型计算的抚仙湖水环境容量,通过构建抚仙湖水环境承载力评价指标体系,采用层次分析法与聚类分析法结合的复合模型进行水环境承载力定量评价,揭示目前抚仙湖水环境承载力状况,通过评价分析识别主要影响因子,提出优化抚仙湖水环境承载力的对策建议。