基于GLUE法的多指标水质模型参数率定方法

目前对水质模型进行参数率定通常利用计算机算法来实现,但由于水质模型日趋复杂的非线性结构往往会导致"异参同效"现象,无法通过单个似然度判断参数的取值是否能够取得真值.为避免这一情况,本文提出了一套基于GLUE法的多目标模型参数率定方法,并以WASP水质模型的应用为例,通过Sobol方法确定模型的敏感参数,并利用DO、CBOD、氨氮、硝态氮4项指标的似然函数对参数同时进行率定.结果表明,该方法既可以有效地避免因追求"过拟合"而造成模型参数取值不当,也可以减小模型参数的不确定性,为具有"异参同效"现象的复杂模型的参数率定工作提供了一个更为可靠的方法.     

建设气候适应性低影响开发设施的方法

气候变化对降雨产生的影响会干扰低影响开发设施的运行效果。为了建设气候适应性低影响开发设施从而实现海绵城市可持续性发展,引入气候模式模拟及预测成果来辅助规划低影响开发设施的规模。通过总结概括CMIP5在雨水控制设施应用方面的主要研究成果,提出根据模拟能力筛选CMIP5最优耦合模式,利用多模式集成降尺度法修正模式预估降雨日尺度数据,并结合历史实测站点数据共同作为建设气候适应性低影响开发设施的研究基础数据,对长序列降雨数据截选与分组,统计分析同一年径流总量控制率下的设计降雨量标准差及差值作为划分气候敏感区域的依据,并针对不同敏感区提出建设意见,可为我国城市雨水系统应对未来气候变化提供参考。     

降雨径流污染风险等级识别与优化方法

径流污染控制是当前城市水环境保护的难题,识别径流污染物入河风险是提高污染控制效率的关键.将景观格局与过程相结合,借助景观指数和最小阻力模型,提出了降雨径流污染风险识别和治理方法.计算得到研究区主要河段的降雨径流污染格局、过程和综合风险指数;并计算出以耕地、城镇建设用地和交通工矿用地为“源”产生的风险路径分别为256、 182和208条.结果表明：(1)研究区10级降雨径流污染格局风险等级呈现出中部和南部污染风险更高的趋势.(2)破碎度和优势度因子造成径流污染风险较聚集度因子更高,且范围更广,针对3类指标提出了相应的景观格局优化方法.(3)研究区10级降雨径流污染过程风险等级表明,等级较高的河流主要集中在中心城区,并向外围逐渐降低.(4)不同类型用地所产生的降雨径流污染范围和强度顺序如下：在范围上,耕地>交通工矿用地>城镇建设用地;在强度上,交通工矿用地>城镇建设用地>耕地.(5)研究区10级降雨径流综合风险等级表明,中部和东南部河流污染风险高于西部和北部.其中1级风险河段13条,长度为209.65 km,占总长度的9.39%; 2级风险河段11条,长度为186....     

基于全局敏感性分析方法的WASP模型不确定性分析

为了定量讨论WASP(The water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)模型中各参数对模拟结果的影响及其不确定性,本文在Simulink环境下对模型进行重组,利用Sobol方法,对影响DO、CBOD、NH3-N、NO3--N等4项输出的各参数敏感性进行了研究,重点讨论了输入条件如时空变化对参数敏感性的影响.结果表明:Sobol全局敏感性分析方法能够有效地筛选出WASP模型中对DO、CBOD、NH3-N、NO3-变化模拟较为敏感的参数,在实现模型参数“本土化”中具有较大的应用潜力;对比总敏感性与一阶敏感性指数之间的差异, WASP模型当中的若干参数(如GP1、PNH3、anc等)耦合性较强,不宜使用一次一个变量法对这些变量进行敏感性分析;在参数敏感性变化方面,即使对于同一条河流,WASP的参数敏感性指数会因边界条件的时空变化而发生改变.敏感性受空间变化的影响不大,但受时间(季节)变化的影响显著;输入变量随时间的变化,会引起模型不确定性在各季节上的较大的差异;WASP模型当中存在明显的“异参同效”作用,仅靠传统方法进行全局寻优率定,并不能体现水体各组分之间相互转化的过程,还需要结合实验对关键参数进行率定.     

香港吐露港地区河流水质管理效果研究

为探讨香港水质管理的措施及效果,本文对香港吐露港地区5条河流10个监测点1985—2014年的地表水质数据进行分析,观察水体整治管理前后污染物浓度的变化。结果表明:10个监测点的氨氮、BOD_5、COD和TP的浓度均逐年下降,上下游共同努力,使各项污染物得到很大程度的削减,并且治理前后的浓度存在明显统计学差异(p0.05),且治理之后各项污染物年均浓度趋于平稳,达到标准以内。由此可以看出,香港地区水质管理效果的显著与其所实施的《水污染管制条例》、禽畜饲养禁制区设立与吐露港及牛尾海污水收集整体计划密不可分。随着国务院颁布的《水污染防治行动计划》的施行,香港吐露港地区治理的措施可为我国现阶段黑臭水体整治工作所借鉴。     

H2O2氧化铜绿微囊藻致嗅物质及灭藻效应研究

分别以不同浓度梯度的H_2O_2为氧化剂,研究其对铜绿微囊藻致嗅物质β-环柠檬醛的去除效果和藻细胞的灭活程度.结果表明,当藻细胞密度为1.01×10~6cells·m L~(-1)时,H_2O_2对胞外β-环柠檬醛的氧化较为迅速,反应1 min内即可去除75%以上,而对胞内β-环柠檬醛的降解比较缓慢,只有在投加4或5 mg·L~(-1)时才能取得显著效果;其降解的二级动力学速率常数为57.12 L·mol~(-1)·s~(-1);H_2O_2的氧化能力相对较弱,不足以导致藻细胞剧烈破碎,但也因此而减少了藻毒素的释放;并且H_2O_2可使溶解性有机物各个组分的荧光强度明显降低,荧光峰中心位置也发生了一定的偏移;因细胞壁和细胞膜受到损害,浓度为4 mg·L~(-1)以上的H_2O_2能够充分灭活藻细胞.     

基于多BPNN敏感性分析的气候变化脆弱性指标赋权方法

为尽量减小气候变化脆弱性评估中对指标权重的人为干扰,通过对某市卫生领域的气候变化脆弱性的评价案例,提出了一种基于多反向传播神经网络(BPNN)敏感性分析的气候变化脆弱性指标赋权方法。结果表明:多组BPNN拟合与泛化能力普遍较好,且每个模型敏感性分析结果具有一致性,总敏感性指数远大于一阶敏感性指数,反映了气候指标巨大潜在影响。所提出的敏感性分析具有较好的稳定性;该方法能够有效识别出气候指标的直接影响及间接影响,可以为指标权值的确定提供参考。