基于BP神经网络方法的引滦入津工程黎河段水质预测研究

根据引滦入津工程黎河段前毛庄断面水质监测数据,采用BP神经网络与非线性时间序列相结合的方法,建立BP网络非线性时间序列水质模型.应用该模型对氯化物和氨氮水质指标进行预测.结果表明,模型预测精度较好.通过预测结果验证了模型的可靠性.与机理性模型相比,提出了该模型的应用条件及优缺点.     

模糊数学在水库水质综合评价中的应用

针对引滦入津工程水库水质污染问题,根据国家地表水环境质量标准选取高锰酸盐指数、溶解氧、氨氮、总氮、总磷5个水质指标,采用模糊数学方法对2005年引滦沿线于桥水库和尔王庄水库水质进行综合评价.结果表明,于桥水库总体水质为Ⅳ类,尔王庄水库为Ⅱ类,即尔王庄水库水质总体上优于于桥水库.采用模糊数学法进行水库水质综合评价时,既突出了污染较严重的水质指标,又反映了水库水质的整体水平,可为保障引滦输水水质安全提供科学依据.     

景观型泻湖水体交换特性研究

以河北省七里海泻湖为例,建立了七里海泻湖及外海辽东湾的三维潮流数学模型,利用潮汐的实测数据对该模型进行了验证。结果表明,该模型能较好地模拟七里海泻湖及外海辽东湾的流场。为评价该泻湖的水体交换能力,选用溶解态保守型物质作为示踪剂,以更新时间来描述水体与外界交换的时间维特征。结果表明,无风情况下,泻湖末端水体交换能力差,水体交换时间大于800 d;考虑风向因素后,水体交换时间大幅缩短,以东北风作用尤为显著,水体交换时间均小于300 d,最有利于污染物的输移扩散。     

引滦入津工程黎河段机理与非机理水质预测模型对比分析

根据引滦入津工程黎河输水河道水文水质监测资料,分别建立河道机理水质模型和非机理水质模型,对2005年前毛庄断面的氯化物和氨氮进行了预测.两种水质模型建立的理论基础、求解方法、参数验证、模拟所需的数据种类和时段、适用状况、预测精度均不同.对两种河道水质模型预测结果精度进行了比较,结果表明,预测误差均小于20%,机理水质模型较非机理精度高.研究表明,机理水质模型适合于短时间内黎河河道水质变化的精细模拟,非机理模型适合于中长期水质变化趋势预测.     

气候变化对于桥水库总磷与溶解氧的潜在影响分析

对于桥水库1992~2011年20年间的气候要素和水质指标进行数理分析,探求气候变化对该库总磷与溶解氧的潜在影响.首先,根据气温MK突变检验和距平分析,将研究期划分为1992~2001低温低风速年和2002~2011高温高风速年两个时段;其次,在应用上改进非参数回归分析法,图示比较两个时段各要素非线性趋势,获取气候要素在两个时段间的季节性变化规律;最后,通过比较两个时段气候要素对水质指标潜在影响的可能性,利用双k值潜在影响判别法揭示潜在影响规律.结果表明,气候要素在各季节的变化有可能对水库总磷和溶解氧浓度造成潜在影响.通过探讨入库负荷和库总磷浓度的年际变化差异,以及观测高温年、低温年水生植物春季物候和总磷浓度,证实春季气温升高降低了水库总磷浓度.该研究为探究气候变化对于桥水库水质的影响机制和规律提供参考依据.     

北大港水库水质模拟及分析

建立水动力、水体污染物输运及底泥污染物输运数值模型,采用有限差分与有限体积相结合的方法,对北大港水库氯离子进行动态数值模拟。通过对计算值和实测值的比较分析,验证了模型的可靠性。模拟了水库5种蓄供水方案,得到各方案流场及水体和底泥氯离子浓度动态变化规律,同时分析了流速、水体氯离子浓度与底泥氯离子浓度差对底泥氯离子释放速度及释放总量的影响。揭示了北大港水库各运行方式流场及水质变化规律,为更好地发挥引黄济津及南水北调东线工程调蓄水库作用提供保证。     

人为扰动下河流复氧激增现象及机制分析

为探究河流复氧规律及其机制,研制出改变河道局部水流流速的深控型水平推流曝气装置,并使用该装置在天津市外环河中进行原位试验,探究人为扰动对河流复氧系数的影响.试验结果表明,装置工作时纵向流速提高至40cm/s,最大增幅22倍;水体溶解氧浓度提高0.6~1.7mg/L,约10%.研究发现,经典的Owens等5组河流复氧系数经验公式均低估了扰动下的复氧系数,试验均值约为49.5d^-1,是理论值的10~100倍,即河流复氧在人为扰动下发生激增现象.分析成因表明,湍流动能与河流复氧系数显著正相关,区别于自然流动,人为扰动提升了水体纵向和垂向湍流动能,加速了中下层水体溶解氧扩散,提高了复氧率,进而发生了复氧激增现象.研究成果为提升城市河流水质的水力学方法提供了科学依据.     

天津市洪沥水资源化存储研究

阐述了天津市水资源现状和20世纪以来湿地萎缩的趋势和成因,论述了该地区进行汛期洪水资源存储的必要性。基于ArcG IS开发了蓄滞洪区蓄洪过程的三维演示模块,实现对蓄水量和淹没面积实时计算。建立了考虑蓄滞洪区的淹没损失、防洪效益、供水效益和生态效益等指标的评价体系,引入模糊理论优选蓄水方案,为实施洪水资源化方案提供量化依据。基于N ewtonR-aphson方法和松弛算法建立一维河网非恒定流水动力学模型,构建了集河渠、闸门、分洪口门和蓄滞洪区于一体的水系联合调度系统。提出了天津市洪水资源存储总体实施思路,对于缓解当地水资源危机、改善水生态环境有积极意义。     

基于改进贴近度法的水质监测点优化布设

贴近度法作为一种系统优化方法已被广泛应用于水质监测点优化中,然而此方法存在几方面的问题:一是仅考虑空间因素而未考虑时间因素对区域监测重要性的影响;二是用各指标监测数据平均值进行计算,从而导致聚类效果较差;三是未考虑指标权重对测点优化布设的影响。为此,将层次分析法与贴近度法相结合,提出了基于改进贴近度法的水质监测点优化布设方案。应用此方法对某引水明渠水质监测点进行优化布设,结果表明,改进方法有效提高了聚类效果,易于进行水质监测点的排序与分类。     

帷幕防治海水入侵的数值模拟研究

为比较应用于防治海水入侵工程的帷幕效果,建立剖面二维非均质流体的对流-弥散模型,运用伽辽金有限元法求解,并用物理实验结果验证其有效性。将模型应用于模拟广西北海市海城区海水入侵过程及对其防治效果,分别计算了超采地下水、实施防渗、抽水、注水和抽-注水情况下咸淡水界面随时间推移过程,通过比较得出注水是北海市防治海水入侵较为理想的措施。