水质管理决策支持系统在太湖流域(浙江片区)水环境综合管理平台中的应用

太湖流域(浙江片区)水环境综合管理平台是基于DHI水质管理决策支持系统,进行的二次开发,主要实现了突发污染物事故管理和水质日常管理2个模型。该模型基于C/S客户端和B/S浏览器相结合的方式进行开发。用户可以在C/S客户端设置模型的相关数据、对应模型参数等,通过B/S浏览器对事件进行预测与发布展示,为制定各类突发事件和防控措施提供决策支持信息。     

利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型(Multi-Agent System,MAS);其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型(Land Transformation Model,LTM)模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型(Cropland Abandonment Simulation Model,CASM),并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明:与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM(Percent Correct Metric)系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

1980年数学地质概况

<正> 这一年数学地质强调对对数正态理论的改善和对数正态分布的应用等问题。 橡树岭 国家实验室的C.E.Ford和R.A.Mclaren公布了一篇报告(Union Carbide Nuclear Division Report K/CSD-13,121P.),该报告是国家铀矿资源评价计划(National Uranium Resource Evaluation Program)的一部分,它叙述了根据第5和第95百分位,以及中心值(众数、中位数或均值)所拟合的分布函数,尤其是对数正态的分布函数。为     

基于ICRP生物动力学模型的贫铀辐射危险估计算法

针对线性年龄相关剂量学程序PLEIADES （ Program for Linear Age - dependent Dosimetry）计算贫铀辐射危险存在的影响因素较多、系数不确定性大、使用不便的问题,基于ICRP生物动力学模型,采用美国原子管理委员会编制的放射性物质工具箱中提供的典型条件下铀的各同位素剂量转换系数,分析了不同背景下剂量的影响因素,给出了贫铀的辐射危险概率的简化计算方法,并同PLEIADES的结果相比较。分析表明两者结果吻合较好,该方法原理简单,使用方便,适合于对贫铀辐射危险的估算。     

邻苯二甲酸二乙酯芬顿降解中的碳同位素分析

该文利用单体同位素分析技术研究了邻苯二甲酸二乙酯(DEP)在芬顿法高级氧化过程中的稳定碳同位素分馏行为。实验条件下,DEP的芬顿降解过程可采用一级动力学模型描述,速率常数为0.112 min~(-1)。降解过程中,~(13)C的富集与目标物分子的降解程度成正相关。降解后期,底物分子中~(13)C产生了明显富集(?~(13)C=(3.87±0.36)‰,f=0.12),确证了降解反应的发生。基于瑞利方程计算得到的反应活性位点的同位素富集因子(ε_(reactive position)=(-9.98±1.3))与表观动力学效应常数(AKIE=1.01)表明,DEP芬顿法氧化过程中第一步的主要反应为C–O断裂。基于试验结果,提出了DEP芬顿法降解的机理。     

MODIS C006气溶胶光学厚度产品在京津冀典型环境背景下的适用性

选取3个代表京津冀地区典型环境背景下的站点——北京、香河和兴隆,利用AERONET地基观测的气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了MODIS针对暗地表的C051暗像元法(DT C051)和C006暗像元法(DT C006),针对亮地表的C006深蓝算法(DB C006),以及融合了暗像元法和深蓝算法的融合产品(Combined C006),探讨了基于上述算法的AOD产品在京津冀地区的适应性.结果表明:(1)C006算法的改进对北京和香河站点反演AOD的精度改善较大,而在兴隆站点改善不明显;北京站点,C006深蓝算法AOD适用性最佳;位于城郊的香河站,C006暗像元法AOD最接近AERONET AOD;植被茂盛的兴隆站,Combined C006 AOD反演精度最高.(2)MODIS DT C006在北京站点的反演误差可能是由气溶胶模型与地表反照率共同造成的;MODIS DB C006在香河站点反演误差主要来源于春季的地表反照率和冬季的气溶胶模型两方面.(3)相较于DT C051AOD,DT C006有效数据覆盖率有所降低,但DB C006和Combined C006的数据覆盖率有所增加,且Combined C006 AOD产品数据覆盖率最广;结合MODIS AOD与各站点AERONET的对比验证,结果表明,Combined AOD产品在京津冀地区适用性最佳.     

MODIS C006气溶胶光学厚度产品在京津冀典型环境背景下的适用性

选取3个代表京津冀地区典型环境背景下的站点——北京、香河和兴隆,利用AERONET地基观测的气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了MODIS针对暗地表的C051暗像元法(DT C051)和C006暗像元法(DT C006),针对亮地表的C006深蓝算法(DB C006),以及融合了暗像元法和深蓝算法的融合产品(Combined C006),探讨了基于上述算法的AOD产品在京津冀地区的适应性。结果表明:(1)C006算法的改进对北京和香河站点反演AOD的精度改善较大,而在兴隆站点改善不明显;北京站点,C006深蓝算法AOD适用性最佳;位于城郊的香河站,C006暗像元法AOD最接近AERONET AOD;植被茂盛的兴隆站,Combined C006 AOD反演精度最高。(2)MODIS DT C006在北京站点的反演误差可能是由气溶胶模型与地表反照率共同造成的;MODIS DB C006在香河站点反演误差主要来源于春季的地表反照率和冬季的气溶胶模型两方面。(3)相较于DT C051 AOD,DT C006有效数据覆盖率有所降低,但DB C006和Combined C006的数据覆盖率有所增加,且Combined C006 AOD产品数据覆盖率最广;结合MODIS AOD与各站点AERONET的对比验证,结果表明,Combined AOD产品在京津冀地区适用性最佳。     

反硝化滤池的数值模拟与模型校正

建立了反硝化滤池中试系统,在滤速8m/h,进水C/N分别为4和5两种工况条件下运行,考察其反硝化处理效果,结果表明在进水C/N=5条件下,出水TN浓度由14.52mg/L下降为7.14mg/L.应用BioWin软件,构建了反硝化滤池中试系统的模型,基于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行数据,应用常规灵敏度分析法(Si,j)和均方根灵敏度分析法( ),对BioWin软件中的412个参数进行了灵敏度分析,结果表明,对反硝化滤池中试系统模拟结果影响最为显著的两类参数为:与甲基营养菌有关的计量学参数及与生物膜有关的参数.根据灵敏度分析结果,选取5个灵敏度最高的参数,通过调整参数值对所构建的反硝化滤池模型进行了校正,应用于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行模拟取得了较好的效果.最后应用校正模型对滤速8m/h,进水C/N=4条件下的运行结果进行模拟,结果表明模拟值与实测值同样能够较好地吻合.由此得出结论,本研究所构建的反硝化滤池中试系统模型及基于灵敏度分析的模型校正方法是有效的,可用于实际反硝化滤池工艺的模拟.     

基于EEMs和PARAFAC分析典型碳材料吸附水中DOM特征研究

水中溶解性有机物(DOM)对全球污染物迁移和水处理工艺效能具有重要影响。采用3种典型碳材料,包括碳纳米管(CNTs)、颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)分别吸附微污染源水中的DOM。基于荧光发射-激发光谱(EEMs)和平行因子(PARAFAC)分析,解析DOM中的有效荧光组分,评估3种材料对不同组分吸附去除的效果和吸附特征。研究表明:PARAFAC分析方法提取4种荧光组分C1和C2(腐殖酸类)、C3和C4(类蛋白类)。以TOC为基础的吸附等温线模型表明,PAC的KF值大于GAC和CNTs,PAC有丰富的中孔和较大的比表面积,吸附容量比GAC和CNTs更大。C3和C4 2个荧光组分在吸附过程中更容易被吸附,PAC对两者吸附容量最大。研究结果揭示了不同碳吸附材料对水中不同类型有机物的吸附特征,可为吸附工艺应用提供技术参考。     

基于WASP的湖州市环太湖河网区水质管理模式

为保障清水入湖,以我国富营养化最为严重的淡水湖泊之一——太湖为例,建立了基于水体纳污能力的流域水环境管理模式.同时,针对河网地区水流往复性特点,以水质分析模拟程序(WASP7.3)模型为基础估算了湖州市环太湖河道COD和氨氮的水环境容量,并建立了综合点源和非点源的COD、氨氮日最大排污量(TMDL)管理模式.结果表明,在90%水文保证率下,研究区域水体环境容量CODCr为30153.4kg·d-1,氨氮为5112.4kg·d-1;按照区域2005年排污状况,未达标河段的COD最高削减率达到70%,氨氮最高削减率达到87.5%,才能满足整个流域水体功能要求.     

基于HSPF及回归模型的淡水河流域非点源负荷计算

应用分布式水文模型HSPF结合回归模型,对广东省东江流域中淡水河流域的非点源负荷进行计算.研究结果显示,模型较好地再现了悬浮泥沙(SS)、CODCr、NO3--N及TP在2010年内的通量随时间的变化过程.统计结果表明,淡水河流域的SS、CODCr、NO3--N及TP在汛期的通量对年通量的贡献十分显著,分别占年通量的86.81%、77.56%、69.83%和73.08%;NH4+-N和TN的计算结果与实测值之间拟合程度较弱,可能是由于这两类污染物与人类活动的点源排放关系密切,而本研究中所用回归方程只考虑了径流量与污染物通量之间的关系,并没有更多地考虑与人类活动相关的因素.     

Scenario analysis of water pollution control in the typical peri-urban river using a coupled hydrodynamic-water quality model

The water quality pollution and ecological deterioration in peri-urban rivers are usually serious under rapid urbanization and economic growth. In the study, a typical peri-urban river, Nansha River, was selected as a case study to discuss the scheme of peri-urban river rehabilitation. Located in the north part of the Beijing central region, the Nansha River watershed has been designated as an ecologically friendly garden-style area with high-tech industry parks and upscale residential zones. However, the Nansha River is currently seriously contaminated by urban and rural pollutants from both nonpoint sources (NPS) and point sources (PS). In this study, the pollutant loads from point sources and nonpoint sources in the Nansha River watershed were first assessed. A coupled model, derived from the Environmental Fluid Dynamics Code and Water Quality Analysis Simulation Program, was developed to simulate the hydrodynamics and water quality in the Nansha River. According to the characteristics of the typical peri-urban river, three different PS and NPS control scenarios were designed and examined by modeling analyses. Based on the results of the scenario analysis, a river rehabilitation scheme was recommended for implementation.     

Modelling soil organic carbon dynamics in two long-term experiments of north-eastern Italy

Simulation models are widely used to assess the impacts of management and environmental variables on soil organic matter dynamics, to address questions on ecosystem sustainability and carbon cycling under global change. We tested the Century ecosystem model for two long-term experiments in north-eastern Italy: one (SF) comparing nutrient management treatments in small confined plots containing widely contrasting soil types (i.e., sandy, clay and peat) and the other (CR) involving a field study with crop rotation, nutrient, and management intensity variables. The organic matter changes in the SF experiment, showed a strong, linear relationship with C inputs from crop residues and added manures in the sand and clay soils, which was closely mimicked by the model. There was a net loss of soil C for all treatments in the peat soil, but the rate and overall magnitude of C losses were accurately simulated by the model, which suggested that treatment effects on soil C inputs was the major determinant of SOC dynamics in all three soils. In the CR experiment the model reasonably simulated the large initial decline (averaging about 30% of initial levels) in SOC observed in all treatments, as well as mean treatment effects over the course of the experiment. The model predicted a general pattern of higher SOC in the high management intensity, high fertility treatment combinations and lower SOC in the low management intensity, low fertility treatments; however, observed soil C did not show a clear pattern related to the treatments. Simulated soil C contents were linearly related to C input levels in the different treatments while there was no significant relationship between measured soil C and C inputs based on observed data.     

流域计算机集成模型系统及其在水库流域水质规划中的应用

随着社会的发展,流域中出现了新的问题和特征,流域规划和管理越来越复杂,传统的方法和工具已不能充分满足流域规划和管理的需要．因此本文以开放复杂巨系统研究方法论为指导,提出了流域计算机集成模型系统的概念,探讨了其构成和结构．指出该系统应是专家系统、地理信息系统、遥感、全球定位系统、数据库技术、数学模拟和优化等多技术综合集成的系统．最后对其在水库流域水质规划中的应用进行了初步的探讨．     

2010年春季东亚地区沙尘气溶胶和PM10的模拟研究

利用区域空气质量模式系统RAQMS,模拟研究了2010年3月东亚地区PM10气溶胶的时空演变,研究了19~23日沙尘暴暴发的过程,并将模拟结果与中国16个城市的PM10地面观测数据进行了比较.结果显示,模式对于PM10和沙尘具有好的模拟能力,可以合理地反映东亚地区PM10的时空分布和沙尘暴的演变过程;观测值和模拟值的总体相关系数达到0.705,两者平均值分别为124.8,165.5mg/m3.2010年3月份东亚地区PM10平均浓度处在较高水平,沙尘气溶胶是PM10的主要组分.3月东亚地区沙尘排放量约110.4Mt,其中68%重新沉降到地表.     

GIS与大气环境模型的集成及其应用

分析了GIS与环境模型集成的松散集成、紧密集成、完全集成等3种模式,论述了GIS与大气环境模型集成的组件式方法与服务式方法,对比了5种集成方法的优缺点,认为组件式集成方法具有较大优势,是目前流行的集成方法,服务式集成是未来的趋势. 基于组件式集成方法,采用GIS二次开发组件ArcGIS Engine 9.3开发了大气污染扩散模拟与预测系统,该系统充分利用了GIS的空间分析与可视化功能,实现了大气环境模型与GIS的紧密集成,以福建省为例进行了大气污染扩散模拟,取得了较好的模拟效果.      

利用IVE模型进行公交车尾气排放分析

介绍了IVE尾气排放模型并与MOBILE模型进行了比较分析。使用GPS对上海市公交车多条运行线路进行了实时运行速度测量,得到上海公交车运行模式的BIN分布,对上海市CNG公交车和柴油公交车的尾气排放进行了模拟计算。结果表明使用CNG公交车代替柴油公交车后,NOX和PM的排放均有显著的降低,但采用不同技术的CNG公交车尾气排放仍有很大的差异,无催化转化和尾气再循环的CNG公交车的CO排放量远高于同类型柴油公交车的排放量。认为IVE模型的模拟结果具有较好的可靠性,其计算模式适用于我国机动车尾气排放清单分析的研究。     

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.     

交通仿真与GIS在尾气扩散模拟中的应用研究

以机动车尾气扩散模型为核心,采用集成微观交通仿真平台PARAMICS和地理信息系统建立城市道路交通环境模拟系统(UTESS)的方法,将交通仿真技术与GIS技术应用到机动车尾气污染扩散模拟中。以广州市为例,给出了该系统的验证过程与应用实例。文章通过模拟道路下风侧接受点逐时的CO与NOX浓度进行验证,模拟值与实测值的平均相对误差分别为25.1%和15.6%;应用实例采用UTESS模拟路网上空10m高度的CO浓度分布,模拟结果较好的反映了不同路段交通流对CO浓度空间分布的影响。