对虚点源模式的一种改进

用虚点源模式可以将面源转化为点源来处理,它是一种常用的面源扩散计算模式,其缺点是在靠近污染源的地方计算所得浓度值偏高。针对虚点源模式的这一严重缺陷,文章提出了一个对面源自身网格污染浓度计算的改进方案:采用位于上风方向的一个源强为原来面源源强的1/4的等效面源来代替原来的面源,同时考虑该等效面源相对于原来面源的后退距离,仍然使用虚点源模式进行计算,就可以得到比较准确的污染物浓度场。这一改进措施的实际效果通过计算实例得到了验证。     

面源模式反扩散参数研究

笔者对我国大气环境界普遍采用的面源模式计算方法进行了分析,提出了一种全新的概念--面源反扩散参数.采用反扩散参数的方法可以解决各种不同的扩散参数反演,准确模拟面源模式计算.文中给出了计算的范例和计算机程序.      

ATDL模式的研究与发展

ATDL 模式形式简单可以手算,可以取得较好的模式预报结果,目前广泛应用于城市面源模式计算中.本文在ATDL 模式基本假设基础上,增加了面源排放高度,讨论了计算点上风方向网格数量的选取,并对不同风向时计算点与上风方向网格中心点的距离做了修正,最后写一组新的系数公式.这种算法既保留了ATDL 模式的优点,又可以提高计算的精度.     

一个解析的面源浓度计算公式

利用级数展开的方法得到一个实用的解析面源公式,它不仅包括了显式源高项,还能计算面源烟羽横风向非轴线浓度,其精度远远高于其它有关模式。此外,利用该公式,研究了面源烟羽的半宽度,并证明,难以用一个固定的后退点源来描述整个面源烟羽,提出可用一移动点源来代替。     

北京市面源入河污染物负荷测算方法体系研究

选择北京市城乡接合部南沙河流域为典型区,采用传统面源方法中的输出系数法和EcoHat-NPS模型方法分别计算典型区的面源污染入河负荷量及入河污染浓度,利用一维水质模型实现入河点源和面源污染分离,计算各入河口基于实测的面源浓度推算值,并对输出系数法和EcoHat-NPS模型2种方法测算结果的精度进行对比分析。结果表明:1)输出系数法计算精度一般,EcoHat-NPS模型模拟方法计算精度和稳定性良好,COD、NH₃-N、TP、TN的平均模拟精度R2为0.83、0.94、0.94、0.82,NH₃-N、TP模拟效果较好,COD、TN次之;2)输出系数法计算得到COD、NH₃-N、TN、TP入河量依次为1110.9,70.9,391.8,5.02 t/a;EcoHat-NPS模型方法则依次为1403.34,78,388.2,7.3 t/a;3)EcoHat-NPS模型方法可识别主要的面源污染区域,计算时间尺度灵活,更适用于北京市面源污染测算,在数据进一步精细化后,可推广用于全市面源入河污染物的测算。     

太湖流域面源污染控制对策研究

近年来.随着点源污染得到逐步治理,面源污染已成为水体富营养化的主要污染源,本文介绍了太湖流域面源 污染的现状,分析了其构成,列举了国内外目前治理面源污染的一些措施,并就太湖流域面源污染的特点提出了一些控制 治理对策。     

关于水域面源污染的控制

分析了水域面源污染的现状,指出其治理上的难点,认为从解决点源污染着手,把握客观规律,才能有效解决面源污染.最后就面源污染的控制治理,提出了具体设想.     

排污权交易应用于农业面源污染控制研究

当前农业面源污染已经成为我国水环境污染的主要根源,文中通过对农业非点源污染现状的调查和对治理污染的手段和措施的分析,结合排污权交易的优势和特点,探讨排污权交易体系引入农业非点源污染控制系统的可行性,相比较于大型工业点源,农业面源污染减排成本较低的状况为排污权交易提供了有利条件。在分析面源污染具有涉及个体多、发生不确定性强、减排结果监测困难等特征的基础上,提出了工业点源与农业面源排污权交易的总体框架。同时针对农业面源排污权交易中可能存在的一些问题进行了初步探讨,提出解决思路,期待着为今后相关研究抛砖引玉。     

面源污染输移过程高性能数值模拟方法

高效高精度模拟面源污染输移过程,掌握面源污染的输移规律,是研究面源污染最直接有效的途径之一,也是管理和控制面源污染的有效手段。基于此,提出了一种全面耦合二维水文水动力及污染物输移过程的数值模型,采用二阶Godunov格式的有限体积法进行求解,利用GPU加速技术提高计算效率。结果表明:在理想条件下,数值解与解析解间的平均相对误差为2.5%。对不同面积和精度的城市地表面源污染和农业面源污染输移过程的模拟结果显示,二者的输移规律符合实际的物理过程,模拟总时长为7200 s,城市地表面源污染模拟结果只需186 s;农业面源污染模拟结果只需1169 s,计算效率有显著提升。综上所述,GAST模型对不同下垫面面源污染可实现高精度模拟,且模拟效率有显著提升,为今后面源污染的治理和防控提供参考。     

红枫湖流域面源污染调查研究

从分析红枫湖流域的环境特征入手,划分面源计算单元,监测大气降水、河口及各代表单元地表径流污染物与水背景,利用流域内14个雨量站和红枫、麦翁、老郎寨、黄猫村4个水文站各典型水文年每日来水量资料,计算污染物大气降水落地量、地表径流产生量和入湖总量,并与点源对照探讨有关问题。     

典型耦合优化算法在源项反演中的对比研究

突发大气污染事故中,污染源的快速、准确确定是应急处置的基础.为研究有效的源项评估方法,本文基于美国草原外场SO₂释放实验,利用GA-PSO、GA-NM、PSO-NM 3种耦合算法,分别与高斯点源烟羽扩散模型结合,对源强和位置等污染源参数进行反演与对比,并从算法结构与大气扩散条件方面进行反演效果差异分析.结果表明,从源强反演角度看,PSO-NM反演结果的准确性最高、稳定性最强,平均误差（11.3%）与平均标准偏差（0.7g/s）明显低于GA-NM（16.4%、13.3g/s）与GA-PSO（29.0%、26.6g/s）.从位置反演角度看,PSO-NM的反演结果最为稳定,反演的平均标准偏差（0.29m）明显低于GA-NM（3.20m）与GA-PSO（3.03m）算法;在不稳定和中性扩散条件下,PSO-NM算法的位置反演准确性最高,误差为4.97m;但在稳定扩散条件下,GA-NM的位置反演误差（7.69m）最小.从反演效率角度看,PSO-NM与GA-NM反演时间最短,更适用于污染源的快速确定.     

环境模型参数优化方法的比较

模型参数优化是通过极小化目标函数使得模型输出和实际观测数据之间达到最佳的拟合程度.由于环境模型本身的复杂性,常规优化算法难以达到参数空间上的全局最优.近年来,随着计算机运算效率的快速提高,直接优化方法得到了进一步开发与广泛应用.本文比较了CRS、SCEUA、SA和Annealing-Simplex等4种算法应用于环境模型参数优化的结果和计算效率.     

基于遗传算法的大气颗粒物的源解析

遗传算法是一种全局优化的随机搜索方法,适用于模型参数寻优。将遗传算法用于大气颗粒物源解析的CMB方程组中参数的优化,得到各污染源对大气颗粒物的优化贡献率。该方法应用于成都市大气颗粒物的源解析结果与用其他多种源解析法得出的结果基本一致。理论分析和应用实践表明了遗传算法用于大气颗粒物源解析研究具有简便、准确和实用性强等特点。      

PCA-APCS-MLR和地统计学的典型农田土壤重金属来源解析

人类活动往往会增加表层土壤重金属含量,进而影响了区域土壤重金属的精确定量与评估.为系统研究浙江省西部石煤矿山周边典型农田土壤重金属污染源的空间分布特征及其贡献率,采集并分析了耕地表层土壤样品和农产品中Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni等重金属,重点探讨各元素地球化学特征并对农产品进行生态风险评价.采用相关性分析、主成分分析(PCA)和绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR),解析了该地区土壤中重金属污染的来源和源贡献率,并采用地统计学分析法对土壤中Cd、 As的空间分布特点进行了分析.结果表明,研究区内6种土壤重金属(Cd、 Hg、 As、 Cu、 Zn和Ni)含量都超过风险筛选值,其中Cd和As含量超过风险管制值,其超标率分别为36.11%和0.69%,而农产品中Cd也存在严重超标.通过分析认为研究区土壤重金属污染源主要有2个：源1(Cd、 Cu、 Zn和Ni)为矿业活动源和自然源,对Cd、 Cu、 Zn和Ni的贡献率分别为78.53%、 84.41%、 87%和89.13%;源2(Hg和As)以工业源为主,对Hg和As的贡献率分别为83.22%和82.41%...     

典型优化目标函数下源参数反演性能对比研究

基于外场实验数据,从反演高估率、准确性、稳定性角度系统评估了8种典型目标函数在不同未知源参数反演情形下的反演性能差异.研究发现,不同目标函数反演性能差异显著.仅反演单参数源强时（Q）,对数变换目标函数高估率最大（79.4%）,偏差平方和目标函数准确性最高（P_ARD<50%=82.3%,ARD=（35.3±9.1）%）,目标函数稳定性无明显差异（CV<0.01）.三参数反演（Q,x,y）时,标准化均方根误差目标函数源强高估率最大（98.5%）,对数变换目标函数准确性、稳定性最高（P_ARD<50%=91.1%,ARD=（48.4±9.8）%;CV=0.01）;位置方面,偏差平方和目标函数准确性最高（AD=（36.12±11.39） m）,对数变换目标函数稳定性最强（CV=0.0018）.四参数反演（Q,x,y,z）时,标准化均方根误差目标函数源强高估率最大（98.5%）,对数变换目标函数准确性、稳定性最优（P_ARD<50%=61.7%,ARD=（55.2±16.5）%;CV=0.03）;位置方面,相关系数总体表现最优（AD=（34.37±10.72） m;CV=0.011）.整体上,随反演参数变化,对数变换目标函数源强反演性能最稳定.     

城市街道峡谷内机动车排放污染物的扩散规律

街道峡谷中机动车排放污染物的扩散取决于屋顶风向和风速,并受街道峡谷宽高比、峡谷两侧街区建筑物高度的对称性和高度分布及街区形状等因素的影响.街道峡谷宽高比接近1时,递升型峡谷以及宽阔街道有利于污染物的扩散;可以通过改变街道线源附近街区内建筑物的高度来明显降低污染物浓度.城市建筑规划中若科学考虑上述影响可以减少街道峡谷内污染物的积聚.      

基于无人机多光谱的沼泽植被识别方法

为了探究高分辨率无人机多光谱数据对沼泽植被群丛识别能力,在洪河国家级自然保护区的核心区、缓冲区和实验区分别建立典型样区,通过低空无人机搭载的RGB及多光谱相机获取研究区正射影像,构建多维数据集并确立4种分类方案.采用面向对象的随机森林（RF）算法,对输入的多维数据集进行变量选择和参数（mtry、ntree）调优,构建适合沼泽植被群丛尺度识别模型.结果表明：优化的面向对象的RF算法对沼泽湿地植被具有较高的识别能力,在95%的置信区间内,核心区方案四（结合了光谱波段、纹理特征、几何特征、位置特征、地表高程信息和植被指数）获得最高总体精度为87.12%,kappa系数为0.850,比方案二（结合了光谱波段、几何特征和位置特征）总体精度高12.27%,kappa系数高0.140;对于单一典型沼泽湿地植被识别精度中,芦苇获得最高的用户精度高于88%,生产者精度高于90%,小叶章的生产者精度高于85%,但是在核心区用户精度较低,仅为78%.该方法可以作为沼泽植被群丛识别的有效方法,为研究沼泽湿地生态环境变化提供更准确的数据支持.     

建筑扰动条件下大气流动与扩散的CFD模拟

用FLUENT模式对中性大气、单个建筑的气流扰动情况进行模拟,并以风洞试验数据检验模拟效果;将模拟方法应用于类似城市建筑阵列条件的大气污染扩散问题,并且与现场示踪试验比较. 结果表明:FLUENT对建筑扰动条件的平均风场模拟效果良好,FAC2(模拟值与试验值之比在0.5~2之间的比例)在水平与垂直风速下分别达到77.9%与61.0%;对湍流特征量的模拟偏差稍大,K(湍流动能)虽总体偏小,但FAC2仍达到了54.6%. 选择湍流闭合的标准K-ε(ε为湍流动能耗散率)方案、重整化群K-ε方案和雷诺应力模型方案对结果的影响均不大. 采用FLUENT模拟了类似城市街区建筑阵列条件的大气扩散个例, 模拟结果反映了建筑扰动导致的扩散烟流轴线相对于平均风向的非常规偏移,并且扩散浓度与示踪试验结果相符较好,下风向32与63m处的侧向模拟浓度峰值的相对误差分别为72.5%与36.9%. 相比于高斯模式ISC3,FLUENT对复杂建筑阵列条件的扩散模拟结果更符合实际,如污染物向上风向扩散以及在建筑物周围堆积与绕流的现象. FLUENT扩散模拟还显示:近源处相邻建筑街道峡谷中的最大浓度沿下风向“阶跃”式减小,排放源所在街道峡谷中的最大浓度可比相邻街谷中的高几倍甚至1个数量级以上.      

进化蚁群算法及其在湖泊富营养化评价中的应用

蚁群算法是近年提出的一种新型的仿生算法,已在许多组合优化问题中得到成功应用,但是传统蚁群算法解决连续优化问题的能力较差.为提高其解决连续优化问题的能力,拓宽应用范围,引入带可变邻域搜索项的进化策略对其进行改进,进而提出进化蚁群算法.随后从2个方面对进化蚁群算法的性能进行测试:①采用多个经典测试函数测试进化蚁群算法用于解决连续优化问题的效果;②将进化蚁群算法应用于千岛湖的富营养化程度评价,以测试该方法解决实际问题的效果.函数测试结果表明,进化蚁群算法可以成功用于解决连续优化问题,并且优化过程所需初始个体的数量少,优化速度快;千岛湖富营养化程度评价实例的结果表明,进化蚁群算法应用于湖泊富营养化评价是可行的,可用于解决实际问题.      

自动气象站非规范算法对风观测数据质量的影响

目的弄清非规范算法对风观测数据质量的影响程度。方法采用规范方法和二种非规范方法同时统计长期正常采集的风向风速数据,统计每月16位风向的极大风速及其对应的风向和时间、最大风速及其对应的风向和时间、2 min平均风速、10 min平均风速、含静风的风向频率等参数,并绘制相应参数的风玫瑰图,比较不同算法、相同参数的风玫瑰图,探讨算法间的误差。结果风速简单滑动平均法、风向矢量滑动平均法对16位风向上极大风速、最大风速、10 min平均风速的统计结果与规范方法很接近,而风向、风速简单滑动平均法对上述5种参数的统计结果与规范方法都有很大差异。结论自动气象站非规范算法会降低风观测数据质量,加强自动气象站供货商资质管理是提高气象观测数据质量的基本保障。