降水空间异质性对非点源关键源区识别面积变化的影响

针对地形起伏和降水空间差异较大的农业区非点源污染问题,基于SWAT模型评估了阿什河流域在异质性降水和均匀降水两种情景下总氮、总磷关键源区空间变化规律,统计了两种情景下识别的关键源区面积变化,并分析其与降水特征参数的关系.结果表明,降水量一定时,两种情景下识别的总氮、总磷关键源区面积变化趋势大致相同,且总磷关键源区面积不易受降水空间异质性的影响,但总氮关键源区面积却明显受到其影响.对各年份总氮和总磷关键源区面积与降水特征参数的相关分析表明,总磷关键源区面积与当年降水量呈显著正相关,而总氮关键源区面积却与前一年降水量呈显著正相关.研究结果对进一步探讨降水这一重要驱动因子的不确定性对非点源污染关键源区的影响,以及农业非点源污染的治理具有重要意义.     

PMF模型解析土壤重金属来源的不确定性

正定因子矩阵分解（PMF）是目前污染源解析领域应用最为广泛的受体模型之一,其不确定性研究一直是源解析研究的前沿和热点.利用拔靴法（BS）、替换法（DISP）和拔靴-替换法（BS-DISP）3种不确定性分析方法探讨了PMF模型应用于土壤重金属源解析的不确定性,并以德兴铜矿周边土壤重金属为对象开展案例研究.结果表明,6因子情景是PMF模型最佳运行结果;在6因子情景的源成分谱中,除Cr和Ti外,DISP和BS不确定性区间均处于标识元素基本值的0.6~1.5倍之间,BS-DISP不确定性区间处于基本值的0.6~1.6倍之间;模型结果的不确定性更多源于因子旋转误差.通过这3种不确定性分析方法可以获得PMF模型运算中的随机误差和因子旋转误差.其中,BS-DISP法和BS法得到的结果能够辅助判断因子数是否过拟合,并有助于理解源谱的不确定性,而DISP法能够用于理解旋转的不确定性,可作为评价旋转过程可行性的方法.     

大型体育场馆水-能-碳足迹关联模型与不确定性分析

为构建适用于体育场馆类微观建筑水系统的水-能-碳足迹关联模型,分析了各类体育场馆的特点,采用排放因子法对体育场馆开展包括生活水系统、空调水系统及体育水系统在内的模型搭建,解析了取水、给水、用水及排水的能源消耗与碳排放过程。采用数据质量评价与随机分析相结合的方法进行数值不确定性分析;采用情景分析法与敏感性分析法进行情景不确定性分析,识别并量化影响因素。以2022年北京冬奥会延庆赛区的国家雪车雪橇中心场馆为例的分析结果表明:水在全生命周期中制冰项与供暖项碳排放量最高,分别为161.2,114.3 t CO₂,在先进技术+清洁能源情景下可减少65.4%的碳排放量,变异系数为0.183~0.187。使用绿色电力、采用节水器具、中水回用、提高能源利用效率等措施可达到稳定的减排效果。     

填埋场长期渗漏的环境风险评价方法与案例研究

填埋场的长期渗漏是由于防渗膜老化、导排层淤堵等原因,导致填埋场封场后渗滤液渗漏量增加的现象. 为分析渗滤液长期渗漏对填埋场环境风险的影响,采用Landsim-HELP耦合模型进行渗漏源强计算和污染组分迁移转化计算. 在此基础上,以致癌风险和非致癌风险为渗滤液渗漏的环境风险表征,采用剂量-效应模型对风险值进行计算. 最终构建了基于Landsim-HELP耦合的填埋场长期渗漏的环境风险评价模型,并将其用于山西省某工业固体废物填埋场渗漏风险研究. 结果表明:①短期(0~100 a)内,在CLTP(考虑长期性能衰减)和NCLTP(不考虑长期性能衰减)情景下,渗滤液渗漏的环境风险无明显差异, 并且二者的风险值均低于可接受风险水平;而长期(>100~1 000 a)状态下,2种情景的风险值差别较大,其中CLTP情景下的风险为NCLTP情景下的7倍左右,并且主要体现为Cr(Ⅵ)的致癌风险(10-4). 采用Monte Carlo方法分析风险结果的不确定性,其中Cr(Ⅵ)致癌风险值的不确定性为6.7,Cr(Ⅵ)和TCr的非致癌风险评价结果的不确定性分别为2.3、2.1.      

改进区间线性规划及其在湖泊流域管理中的应用

针对不确定性优化提出了改进区间线性规划(MILP)模型及其算法,从理论上证明了MILP模型的解空间绝对可行,从而弥补了以往区间线性规划的缺陷,为后续决策过程提供了有利的可行性条件.针对四川邛海流域综合管理,以水污染综合防治的投资成本与运行成本最小化为目标,以总磷环境容量等11个管理目标为约束,建立了20个子流域3个阶段的MILP模型,最终得到10个备选污染控制方案的最优规模、投资和TP削减能力.结果表明:①最优的总投资和TP最优削减量分别达到[620×1061148×106]元和[57.43,59.95]t·a-1重点方案为污水处理厂工程、农村污染控制工程和中度侵蚀水土流失防治工程;②实施基于最优区间解生成的决策方案时,需要严格保证TP环境容量约束,才能实现各阶段的水质达标.     

经济开发区不确定性环境规划方法与应用研究

经济开发区是一种具有很强不确定性的系统，对它的环境规划一直是规划界面临的难题，针对原有方法的缺陷，以经济开发区环境经济系统的集合性、多目标性、动态性和不确定性为出发点，提出了适用于经济开发区的环境经济系统规划方法框架，构造了不确定性多目标混合整数规划（IMOMIP）模型，开发了相应的模型算法，而后应用提出的模型方法对海沧投资区进行了环境规划研究。     

经济开发区人-模交互式不确定环境系统规划方法初探

简要分析了经济开发区环境规划的特点,指出目前所采用的方法不可能有效地实现对开发区环境经济系统的优化设计。为了解决这个问题,文中提出一套基于环境承载力的不确定性人－模交互式环境系统规划方法,将大气、水及资源等子系统有机地通过模型整合起来,并充分考虑到了环境经济系统的不确定性与部分因子的不可量化性,通过人与模型的交互过程,将决策者及专家的知识和经验与模型结合起来,从而尽可能地保证规划决策结果的科学性和可操作性     

基于CMAQ模型的随机响应曲面不确定性传递分析方法实现与评价

针对蒙特卡洛法在复杂环境模型进行不确定性传递分析时对计算机和时间资源需求巨大的缺点,本文引进快速高效的随机响应曲面法,并将其成功应用于CMAQ区域空气质量模型的不确定性传递分析,建立了基于CMAQ区域空气质量模型的不确定性分析概念框架.采用2阶和3阶随机响应曲面法,研究了排放清单不确定性对臭氧模拟结果的影响,并与1000次蒙特卡洛模拟结果进行对比.结果表明:3种模拟情景下臭氧浓度的均值几乎相同,模拟结果的概率分布曲线也基本一致,而采用随机响应曲面法可以极大节省模拟所需时间,提高计算效率,显示随机响应曲面法具有在复杂大气环境模型中进行不确定性传递分析的潜在价值.     

城市尺度污染贡献敏感性三维空间分布研究

利用空气质量模型CAMx的源识别模块,建立了城市尺度污染贡献敏感性三维空间分布方法. 以重工业城市唐山为例,设置9 km网格分辨率的基线情景及4层网格（地面,70,130和200 m）且逐层递增1 000 t/a二氧化硫排放量的情景,对2006年1月区域贡献敏感性矩阵进行数值模拟分析,得出小时分辨率的各层网格对全局（整个唐山市）及局部（唐山市市区）控制区域的污染贡献系数矩阵,并利用统计分析及GIS可视化技术,对城市尺度污染贡献的敏感性进行了三维空间演变分析. 结果表明,基于CAMx的城市尺度三维污染贡献敏感性方法可以在空间上定量不同高度网格对整个唐山市的垂直污染贡献差异,并实现了对模拟结果的直观显示,为城市尺度的空气环境规划与管理提供了依据.      

污染场地健康风险评价中多介质模型的优选研究

综合考虑了参数不确定性、模型不确定性对风险评价结果可信度的影响差异和国内实际污染场地健康风险评价中对已有模型的不当选择可能带来的负面效应,提出相对于参数不确定性的控制,针对目标情景的适当模型选择应成为提高风险评价结果可信度的更重要环节.本研究选取了模型理论架构上符合案例情景的美国环境保护署研发的3MRA、MMSOILS和美国劳伦斯伯克力国家实验室研发的CalTOX 3个被广泛使用的污染场地健康风险评价多介质模型,并与蒙特卡洛模拟相结合,载入污染厂址案例,并对特定受体进行了风险评价,由此定量分析了参数不确定性和模型选择不确定对评价结果可信度的影响程度,并通过对比3个模型的内在架构分析了不确定性的可能来源,最后总结提出了“6步综合评价模式”,该模式能有效提高污染场地健康风险评价的可信度及经济可行性.     

不完备信息条件下流域环境系统规划方法研究

开发了一套新的流域环境系统规划方法，该方法将不确定性模型多目标规划模型与系统动力学模型有机地集成在一起，构成一个完整的体系，ＩＦＭＯＰ充分考虑到了流域环境规划所面临的信息不完备问题，将不确定性信息直接引入优化过程。从而得到以区间数表示的不确定性优化解。     

流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用——不确定性模糊多目标规划模型

提出一种新的不确定性模糊多目标规划（IFMOP）模型。该模型将不确定性信息直接引入优化过程,从而得到以区间数表示的优化解;在模型优化解的解译过程中,将各个变量在区间内进行适当组合就能得到各种决策方案;模型能够与决策者直接进行交互,充分考虑决策者的反馈意见,以便获得最终满意的决策方案。该模型计算方便,其求解过程中不会生成复杂的中间模型。该模型已被成功地应用于云南洱海流域可持续发展环境规划研究     

基于正交设计及EFDC模型的湖泊流域总量控制——以滇池流域为例

构建了基于正交设计-水质模拟-方案评价的污染物总量控制方案的方法体系,并应用于滇池流域.选择TN、TP作为总量控制指标,将滇池流域划分为6个子区单元,通过设计5水平（0%,5%,10%,15%,20%）6因素的正交试验表,得到25种不同削减方案;耦合EFDC模型模拟得到25种不同削减情景条件下湖泊水质的TN、TP浓度分布,计算各方案综合营养状态指数（TSI）,筛选符合中度富营养化标准（60     

流域容量总量分配及排污交易潜力分析

流域容量总量的公平分配方法和排污交易潜力分析是目前流域管理研究的热点.采用层次分析法(AHP)和基尼系数交互反馈的方法研究了基于人口和经济公平的流域容量总量分配方案,并在此基础上建立了不考虑交易成本时的流域排污交易优化模型.将该模型用于分析邛海流域TP交易,得到污染控制总成本最小时的TP削减工程方案和排污交易方案.通过对比交易和未交易时的污染治理最小总成本发现,在不考虑交易成本时,排污交易有节约22.35%总成本的潜力.由于未考虑交易成本,这并不能说明邛海流域排污交易是可行的.但通过这种方法可以确定邛海流域排污交易可行的最大交易成本为1.56×109元·a-1.为了增大排污交易的可行性,应减少信息收集、谈判、管理、监测等方面的交易成本使其低于这一阈值.提出的排污交易优化模型能够提供交易信息,具有降低交易成本的潜力.     

流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用研究──洱海流域环境系统规划

应用不确定性模糊多目标规划（IFMOP〕模型对云南洱海流域进行了可持续发展环境规划研究．通过对流域内各种有关的人类行为时空分布的建模与求解．得到了在不同子区和不同时段的优化方案．由于IFMOP充分考虑了各种不确定性因素．并将其直接引入建模与求解过程．因此得到的解不仅能够为决策者提供经济与环境协调发展的优化框架．而且给决策者留下了发挥经验与才智的空间．     

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.     

太湖流域船舶污染防治工程环境效益定量评估方法研究

对太湖流域船舶污染防治工程的环境效益定量评估方法进行了研究,给出了工程实施后的船舶垃圾和船舶石油类排放削减量的计算公式。利用平原河网区水量模型模拟太湖流域水动力条件,利用分段混合水质模型进行石油类水质改善效果预测。最后应用该评估方法进行太湖流域船舶污染防治工程的环境效益评估,预测工程实施后的船舶垃圾、船舶石油类排放削减量和水质改善程度,为该工程的实施提供科学依据。     

多目标决策分析模型在湖泊生态工程规划中的应用

湖泊生态工程规划不仅仅是单纯的水污染控制系统,还涉及到水资源调控、土地利用规划、生态修复等问题,笔者将多目标决策分析模型应用于博斯腾湖焉盆地控制区生态工程规划方案的研究中,通过规划模型构建、多目标决策分析过程的优化,得出了焉耆盆地控制区生态工程的优化方案.对于其他湖泊生态工程规划具有一定的指导和借鉴意义.      

系统动力学在空港区域规划环境影响评价中的应用

作为机场与城市间的过渡区,空港区域具有经济-社会-环境发展影响因素众多、变化快的特征.针对此,本文基于空港区域系统动力学模拟模型,结合类比法和情景分析法,用于空港区域不同发展方案的经济、社会、环境影响预测和评价.具体步骤包括:发展分析-影响识别-模型构建-零方案/规划方案模拟-替代方案设计-减缓措施,各步骤间动态反馈.对郑州航空港区进行案例研究,结果表明,相较于零方案,规划方案具有经济社会发展优、污染排放少的优点,但仍无法满足环境容量要求;设计了3种替代情景方案,据此提出产业结构优化、能源结构调整等减缓措施.     

湿润区湖泊流域水资源可持续发展评价方法

社会经济发展导致湖泊富营养化、水生态系统破坏和水资源开发失衡,最终反馈人类且制约着社会经济持续发展。鉴于此,论文在对湿润区湖泊流域系统分析的基础上,提出了湿润区湖泊流域水资源可持续发展的4个关键点与4个层次,并采用DPSIR框架对应地确定了基本原则和“3类2方面25指标”的指标体系,进而建立了模糊模式识别评价模型。该方法用于定量评价四川邛海流域及其3个子区域的2001年、2005年、2010年和2015年的水资源可持续发展程度。案例结果表明:在同区域不同时期,各区域的湖泊流域水资源可持续发展程度总体趋势都是逐步上升,识别出来的相对重要的指标为富营养化程度/水质、森林覆盖率、地下水开采程度、污水处理率和农业灌溉水系数;在同期不同区域呈现出邛海流域≥西昌>昭觉>喜德的状况,且之间的差异随时间逐步扩大,对于此类评价,其相对重要的指标集中在富营养化程度/水质、森林覆盖率、地下水开采程度、水土流失面积比例、人口密度和人民健康程度。