城市下水道污水水质模型的开发与应用

建立了下水道水质转化概念模型,以ASM3(活性污泥3号模型)为基础开发了下水道污水水质数学模型,通过模拟试验,运用遗传算法和曲线拟合技术进行了模型率定与参数估值.模型经现场试验验证可较好地模拟下水道中的ρ(DO)与ρ(TOC)的变化.应用该模型进行数值模拟,探讨了初始ρ(DO)和水力停留时间(HRT)等可控因素对下水道中微生物作用及有机质降解的影响.结果表明,在下水道中设置曝气点,可提高污水的ρ(DO),能有效地提高微生物增殖速率,强化有机物的生化降解能力.      

水体富营养化驱动因子粗糙分析

基于水质污染因子及其污染特性存在不确定性的特点,将粗糙集理论应用于水质污染因子及特性分析,建立污染因子评价粗糙集数学模型.该模型仅依赖于数据本身提供的信息,挖掘污染因子之间不确定的分类关系,计算其对水体污染或水质富营养化的重要性即贡献率大小,科学、快速和客观地揭示水体污染中起主导作用的污染来源,为水体污染控制提供理论依据.应用数学模型分析巢湖12个监测点的水质数据,确定巢湖主要污染因子及其导致湖泊富营养化的贡献率,结果显示TP、COD、TN等是导致巢湖水体富营养化的重要因子,今后应控制巢湖入湖水体的总磷及其有机污染物含量,以改善巢湖水质富营养化状况.     

枣庄市峄城大沙河水质模型的研究

枣庄市峄城大沙河水质模型的研究枣庄市环保局沈清文，晋文全河流水质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，它的建立可为河流中污染物排放与河水水质提供定量的关系，从而为评价和选择污染控制方案，制定水质目标等提供科学依据。在研究枣庄市峄城...     

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。     

福州城区内河河网水质数学模型

本文分析了福州市内河河网的水力和水污染特征，根据圣维南方程和污染物迁移扩散转化原理，建立了一个适合潮汐河网的水质数学模型，该模型采用了较先进的网联合解法，并利用实测资料对模型参数进行了率定，该模型采用底部校正的方法，较好地解决了低流量的计算问题，基本上满足了区域水质规划和污染源控制规划的要求，在福州市城区内河综合整治方案研究中取得了很好的效果。     

地表水水质模型综合评价技术体系研究

水环境数学模型开发及应用的不规范会严重影响水环境管理决策的有效性和科学性.为了更好地发挥模型的职能,减少因采用的模型差异而造成差别管理等不公平因素,应当建立科学的模型筛选制度和评价体系.基于模型开发及应用的生命周期全过程,在文献调研和专家咨询基础上,提出了包含目标层、准则层和指标层的地表水水质模型综合评价指标和评价方法,其中指标层包括通用性、可靠性、友好性、先进性和易用性5个准则的29个指标.采用层次分析法和专家打分法确定指标值及指标权重,并以国内外常用的水质模型,即HEC-RAS、MIKE11、CE-QUAL-W2、WASP、EFDC和Delft3D模型为例,进行了水质模型的综合评价.案例应用的模型评价得分高低的排序依次为Delft3D、EFDC、CE-QUAL-W2、MIKE11、WASP和HEC-RAS模型,结果表明建立的水质模型综合评价技术体系科学、可靠、易用,可为我国水环境数学模型的规范化建设提供重要参考.      

基于量纲理论的煤层瓦斯压力计算模型的优化

煤层瓦斯压力预测对煤与瓦斯突出和煤层安全开采意义重大。在陈连省等基于量纲分析建立的煤层瓦斯压力计算模型的基础上,通过重新进行量纲分析以及MATLAB数值模拟分析,利用已有的实测数据,针对其所建立的煤层瓦斯压力计算模型进行了重新建模和优化,新模型为整体的一个数学模型,避免了原分段数学模型带来的误差,使得煤层瓦斯压力的预测计算更为准确,可为煤层瓦斯压力的预测提供参考。     

大冶湖2000-2009年地表水质评价及污染趋势预测

对大冶湖三部分水体2000-2009年的地表水水质监测数据进行分析,采用水质标识指数法对大冶湖水质进行评价;并依据灰色系统理论,建立灰色预测数学模型,通过已有的监测数据对模型进行精度检验,验证了该模型的准确性及有效性,运用该模型对大冶湖未来5年水质变化趋势进行预测。结果表明:(1)2000-2009年三里七湖,内湖COD、BOD5、NH3-N和TP浓度均超出水质保护标准限值,外湖4项污染指标部分年份超标,其中,三里七湖水质最差,在2004、2005和2008 3个年份实际水质类别为劣Ⅴ类;(2)灰色模型预测结果表明,3个主要水体主要污染物:COD、BOD5、NH3-N和TP浓度基本呈上升趋势,仅三里七湖的TP、BOD5和外湖的NH3-N存在小幅下降。此预测结果对大冶湖水污染控制规划、污染物总量削减及湖泊保护等工作提供依据。     

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。     

京杭运河徐州段水质模型

水质数学模型是描述污染物在水体中迁移转化规律及影响因素相互关系的数学方程。水质模型的建立可以为河流中污染物排放与河水水质提供定量关系，从而为评价、预测和选择污染控制方案以及制订水质标准和排污规定提供依据。1水质模型的设计1．互设计依据1．1．1京杭运河徐州段水质污染以有机污染为主，基本上届耗氧性质。因此，建立包括BODs、NH3－N、挥发酚和DO等水质组分的多元耦含氧平衡水质模型和COD模型，对水污染控制具有普遍的重要性。1．1．2大运河徐州段河宽一般小于10O米，水深小于5米。多年水质监测资料证实，各监测断面左、…     

合流制排水系统溢流调蓄技术研究及应用实例分析

排水系统雨天溢流对受纳水体的污染已日益受到关注。合流制排水系统溢流调蓄技术是控制面源污染．削减污染负荷的一项关键技术。建设调蓄池以减少排江污染负荷是重要的工程措施之一。文章介绍了调蓄池的原理和作用。并结合上海的实际情况，分析阐述了调蓄池的计算方法，为合流制排水系统面源污染控制提供技术支持，并可总结推广应用于上海及其他城市合流制排水系统污染物控制工程。     

污水排放预测的多因素灰色模型GM(1,N)及其应用

在分析污水排放数据处理的现状后,运用灰色系统理论,通过优化模型系数与背景取值,建立了多因素灰色GM(1,N)模型。该模型克服了现有GM(1,N)模型的不足,扩宽了GM(1,N)模型的应用范围．具有精度高、使用简便等特点。GM(1,2)计算实例表明,该模型简单实用,值得在污水排放预测中推广应用。     

上海嘉定区农民新村污水收集处理调查

在对上海嘉定区农民新村污水纳管,污水处理及污水最终排放去向作全面调查的基础上,分析了农民新村污水排放现状.存在的主要问题和发展趋势,并从排水管网基础建设、污水就地处理技术应用、环保部门执法监督和农民环境意识提高等方面,剖析了问题的根源,阐述了解决问题的思路,并得出相应的对策和建议。     

基于替代模型的地下水溶质运移不确定性分析

为分析参数的不确定性对地下水溶质运移数值模型的影响,采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟对一算例进行分析,并从风险评估的角度对不确定性分析的结果进行了阐释.为减小计算负荷,利用Sobol'法对模型参数进行了灵敏度分析,筛选出较为敏感的参数作为随机变量,建立了模拟模型的克里格(Kriging)替代模型,进而实现Monte Carlo模拟.结果表明:置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为23.46~42.06,47.99~66.73,69.54~82.94mg/L;结合风险评估,计算出地下水受污染的风险为0.54,可为地下水污染物防控与修复提供科学依据.     

基于保护地下水的北京市土壤通用筛选值推导

分别采用三相平衡耦合地下水稀释模型(以下称方法1)和SESOIL耦合地下水稀释模型(以下称方法2)对北京市不同水文地质条件(永定河山前冲洪积扇顶部区域、中上部区域和下部区域)下27种VOCs(挥发性有机污染物)、31种SVOCs(半挥发性有机污染物)、11种农药/PCBs(多氯联苯)及二英基于保护地下水的土壤通用筛选值进行推导. 结果表明,下部区域土壤通用筛选值最保守,顶部区域次之,中上部区域最宽松. 采用方法1推导的中上部区域土壤通用筛选值分别是顶部区域和下部区域的1.1~1.4、9.9~34.9倍,顶部区域土壤通用筛选值是下部的10.7~24.9倍;采用方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值是下部区域的9.8~49.9倍. 对于有连续非饱和带弱水层的中上部区域及下部区域,方法2推导的结果较方法1宽松. 其中,PAHs(多环芳烃)、PCBs、二英、多数农药及酯类等高K_oc(有机碳-水分配系数)污染物均难以穿透清洁非饱和土壤进入地下水;而对于VOCs、酚类等低K_oc污染物,方法2推导的中上部区域土壤通用筛选值普遍是方法1的4.3~18.4倍,下部区域为方法1的3.0~24.6倍. 考虑到土壤通用筛选值应具有风险筛选功能及一定保守性,建议各种污染物以顶部区域方法1推导结果及中上部区域和下部区域方法2推导结果中最保守的值作为北京市基于保护地下水的土壤通用筛选值.      

洁净室亚微米颗粒污染的模型模拟研究

采用基于欧拉框架下的Small Slip Model颗粒拟流体模型和Three Layer Model壁面沉积边界条件,并运用标准的k-ε湍流模型和壁面函数方法对非单向流洁净室内亚微米颗粒污染物的输运和分布结构进行数值模拟。模拟结果和实验结果具有较好的一致性,说明所采用的计算模型和方法具有良好的合理性和适用性。洁净室内颗粒污染物的输运和分布特征受空气流场的制约,尤其是室内存在的回流区和旋涡区,对污染控制和排除效率有着重要的影响。此外,颗粒的湍流扩散作用在对流作用较弱的区域发挥着重要的作用,对其机理的正确认识和分析有助于提高模型研究的准确性。     

同型规范变换的不同预测模型具有的兼容性和等效性

传统的不同预测变量的预测模型之间不具有兼容性和等效性,而同型规范变换和误差修正相结合的不同变量的预测模型的预测相对误差与预测对象的维数、样本数及预测模型类型皆无关,仅与预测变量的数据特性、相似样本的模型输出值及其相对误差和相似度有关,因而同型规范变换的不同预测变量的预测模型之间具有兼容性和等效性.其重要意义在于：只要对任意一个预测变量建立了基于规范变换的某种预测模型,就可以将此预测模型直接用于具有同型规范变换的其他预测变量的预测;若再将其与误差修正法相结合,还可以极大地提高模型的预测精度,获得与实际值很接近的预测结果.依据受3个因子影响的灞河口COD_Mn指数数据、受4个因子影响的伊犁河雅马渡站年径流量数据和牡丹江市TSP年均值的时序数据,分别建立具有同型规范变换（n_j=2）的3个不同预测变量的3种智能预测模型和一元线性回归预测模型,并验证了3个不同预测变量的预测模型之间的兼容性和等效性.对同一个预测样本,用同型规范变换和误差修正相结合的不同预测变量的预测模型的实际预测值及其预测相对误差绝对值不仅差异甚微,而且预测值与实际值非常接近,其预测的相对误差绝对值平均值几乎全都小于3%,最大相对误差绝对值均小于5%,小于或远小于20种传统预测模型和方法预测的相应误差.     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

飓风“桑迪＂的影响及启示研究

城市地区突发自然灾害常常会对给水排水设施造成不利影响。飓风“桑迪”于2012年10月29日登陆美国,多个东部城市出现大面积停电,缺水,交通中断以及罕见的城市内涝,造成重大人员伤亡和巨额财产损失,严重地影响了当地人们正常的生产和生活。从飓风“桑迪”对美国城市给水和排水系统造成的巨大破坏出发,并结合当地政府采取的紧急应对措施展开讨论,总结其中的经验教训及启示。