Water Quality Assessment and Modeling of an Effluent-Dominated Stream, the Notwane River, Botswana

In an effort to assess current and future water quality of the only perennial river in southeastern Botswana, this study presents water quality monitoring and modeling results for the effluent-dependent Notwane River. The water quality along the Notwane River, pre- and post-implementation of secondary wastewater treatment, was compared and results demonstrated that water quality improved after the new wastewater treatment plant (WWTP) went online. However, stream standards for chemical oxygen demand, total dissolved phosphorous, and fecal coliform were exceeded in most locations and the critical dissolved oxygen (DO) reached concentrations of less than 4 mg L⁻¹. High dissolved P concentrations and intense macrophyte growth at the impounding ponds and at sites within 30 km of the effluent waste stream confluence suggest that eutrophication was a function of P release from the ponds. Results of DO modeling demonstrated that an unpolluted inflow at approximately 10 km downstream of the confluence was responsible for raising DO concentrations by 2.3 mg L⁻¹, while SOD was responsible for a decline in DO concentrations of 1.4 mg L⁻¹ at 6 km downstream of the confluence. Simulations also showed higher DO concentrations during winter months, when water temperatures were lower. Simulations, in which the distributed biochemical oxygen demand (BOD) loading from cattle excrement was decreased, produced nominal increases in DO concentrations. An increase in WWTP BOD loadings to projected 2020 values resulted in a 1.3 mg L⁻¹ decrease in the critical DO concentration. Furthermore, a decrease in treatment plant efficiency, from 94% to 70% BOD removal, produced critical DO concentrations and anoxia along much of the modeled reach. This has significant implications for Gaborone, especially if decreased WWTP efficiency occurs as a result of the expected future increase in pollutant loadings.     

环境质量评价中关键因子识别的方法研究

应用投影寻踪聚类方法分析环境影响指标的数据资料 ,不但可以根据数据内在特性确定各评价指标的相对权重 ,避免权重人为给定的任意性 ,而且还可以通过逐次筛选找出影响环境质量的关键因子。本文将该方法成功地应用于南京市秦淮河水环境评价中 ,筛选出了影响秦淮河水质的关键因子 ,可供秦淮河水环境监测和治理作参考。另一方面 ,该方法还可以推广应用于其它类似问题的综合分析研究中。     

基于射线追踪法的态势计算的优化

区域态势仿真通常会采用在既定区域内放置大量的点状接收机来接收电磁信号,分析计算信号功率与场强,从而达到模拟态势区域的目的。这就要求每个点状接收机都需要进行信号的处理与计算,计算上的重复性很大。采用n米采点投影的方法,假定接收区域投影为长方形,将其划分成n*n米2的小正方形。发出射线后,从射线进入接收区域的位置开始,每隔n米对射线信号进行取样。该方法可以大幅度提高计算效率,且在仿真应用中得到了较好的效果。     

基于Matlab曲线拟合的山东省各地市人口密度预测及Cartogram地图表现

通过Matlab软件的曲线拟合功能,以1993-2012年《山东省统计年鉴》中的人口统计数据为基础数据,对山东省17地市分别选择最佳拟合模型进行人口规模预测,依据行政区划面积计算人口密度,对结果以Cartogram的技术方法进行地图表现,得出直观的结果.该研究采用了新颖的专题地图表示方法,丰富了人口预测方法,对了解未来社会的供求关系和人口发展趋势、拟定正确合理的人口规划方案具有重大的理论和实践意义.     

基于投影寻踪聚类的油气管道失效可能性评价

为保障油气管道运行安全,将投影寻踪聚类的方法引入油气管道失效可能性评价中,从系统理论的角度将油气管道失效分为致灾因子危险性、承灾体的脆弱性和应对能力脆弱性3个子系统,据此建立油气管道失效可能性评估指标体系,然后基于投影寻踪聚类的失效可能性评价模型,对油气管道失效可能性进行量化分析,从而确定其失效可能性等级。实例分析表明,所建立的失效可能性评价模型能对油气管道失效可能性进行评价,可为管道的风险管理提供决策依据。     

舟山群岛降水中阴离子及pH值的特征分析

通过对舟山站点降水中的4种阴离子(F^-、Cl^-、NO^3-和SO4₄^2-)及pH值近2a的连续观测,对阴离子和pH值的范围及变化趋势进行了描述;利用本征矢量投影技术对实验数据进行降维处理,并对造成异常样品点的影响因素进行了分析.进一步因子分析结果显示,舟山站点降水样本点在阴离子及pH值方面的分布特征可基本确定为2个因子,SO₄^2--NO₃^-因子(FA1)及Cl^-因子(FA2),可将其概括为“人类活动因子”与“海洋因子”,因子分析结果得到的主要因子FA1、FA2与本征矢量投影得到的主成分PC1、PC2基本对应,因子分析的结果对解释影响样品点差异的实际变量方面更具实际意义,即舟山站点样本点的异常值可归为2类,受SO4₄^2---NO₃^-因子(FA1)影响及受Cl^-因子(FA2)影响.     

投影寻踪新算法在水质评价模型中的应用

用实数编码的遗传算法给出了一种投影寻踪方法中投影方向优化的新途径．在一个简单投影指标下,用新的优化途径建立了多元数据分类模型,并将其用于多指标的标准水质分类．两个实例样本水质评判结果表明,用投影寻踪新算法可以揭示高维数据的结构特征,所建立的分类与综合评价模型不仅有效,而且结果简单、直观和易于理解．     

水质综合评价的遗传投影寻踪插值模型

为解决各单项水质评价指标评价结果的不相容问题 ,提高水质综合评价各层次的分辩力和评价模型的精度 ,本研究采用大样本数据 ,利用投影寻踪、遗传算法、插值型曲线和水质评价标准 ,为水质综合评价建立了一种新的数学模型———遗传投影寻踪插值模型 (GPPIM)。实例研究表明 ,GPPIM建模方法直观、可靠、精度高 ,既具有较强的分类功能 ,又具有较好的排序功能 ,可广泛应用于各种环境质量的综合评价。