黄孝河、机场河水环境综合治理数字孪生平台的设计与开发

随着新一代信息化技术的蓬勃发展，数字孪生技术在各行业的应用也愈发深入。面对流域水环境治理在管理部门多、空间尺度大、外部环境多变、联合调度难等问题，以黄孝河、机场河水环境综合治理项目为研究对象，以数字孪生五维模型为理论基础，基于模型模拟预测、BIM、Unreal Engine等新一代信息化技术，建立黄孝河、机场河水环境综合治理数字孪生平台，融合流域内的天气状态、水质状态、异常事件、调度指令等关键信息，构建“流域-区域-厂站”三级仿真体系，实现了“源、厂、网、河、湖”的一体化管理，为管理者提供智能运维、预测预警、动态调度等应用价值，实现了水务治理的实时有效监管和科学辅助决策，以期为未来智慧水务建设提供经验参考。     

不同类型透水砖对雨水径流水量的控制效果

透水铺装是目前海绵城市建设中应用较广泛的技术措施之一,对雨水径流的促渗减排发挥着重要作用。选择2种不同类型透水砖为研究对象,采用人工模拟降雨实验方法,研究了降雨重现期分别为1、3、5、10 a条件下,2种不同类型透水砖对雨水径流总量控制、峰值削减和峰值延迟等方面的控制效果。结果表明:在降雨重现期小于10 a的条件下,构造透水砖和普通透水砖的场次降雨总量控制率平均值均超过95%;峰值流量均随着重现期的增加而增大,构造透水砖的峰值削减效果优于普通透水砖,平均峰值削减率提高了8.6%;构造透水砖和普通透水砖的出流延迟时间平均值分别为11.3 min和13.8 min,平均峰值延迟时间分别为6.3 min和16.3 min。构造透水砖对径流总量、峰值流量的控制效果要优于普通透水砖,因此,在透水铺装应用中,应结合项目设计目标和当地的水文地质条件,宜优先考虑采用构造透水砖铺装方式。     

水生态环境质量评价体系研究

流域水生态环境质量评价体系是为流域环境管理提供基础数据,协助管理者开展流域保护措施的重要技术支持。该文深入剖析了发达国家典型水生态环境质量评价体系,归纳分析了其体系框架、构成特点、方法适用性和借鉴意义。结合前期研究基础,对评价体系的技术内容进行了完善和补充,明确了参照点位的选择原则,补充了评价方法选择的技术路线,提出了增设和实施不同监测计划的方案,最终提出生态环境质量评价技术体系框架。     

基于PSFR模型的河北省滦河流域生态安全评估

基于PSFR(压力-状态-功能-风险)模型,选取16个分项指标、34个评估指标,建立了4层次指标体系,兼顾流域的整体性与差异性,根据环境特点及功能分区将河北省滦河流域划分为6个评估单元展开生态安全评估。结果表明:整个流域的生态安全水平位于三级到二级之间;潘大水库上游评估单元刚刚达到二级较安全水平;引滦入津、大黑汀下游和青龙河秦皇岛评估单元属于临近二级的三级水平;冀东沿海的秦皇岛和唐山评估单元生态安全指数较低,但均大于50,属于三级一般水平。研究表明,水资源过度开发是各评估单元共有的不安全因素,面源污染严重和生态风险较高也是造成流域生态安全指数不高的重要原因。     

地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取；提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列；发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性；构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测；在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。     

基于双子系统协调耦合的流域初始水权配置模型

省区初始水权和流域级政府预留水量是流域初始水权的重要组成部分，研究省区初始水权配置子系统和政府预留水量配置子系统之间的耦合协调性是提高流域水资源利用效率的重要途径。面向最严格水资源管理制度要求，建立基于“三条红线”的耦合协调性判别准则，针对省区初始水权和流域级政府预留水量的配置方案，分别从水量、水质和用水效率视角判别两者之间的耦合协调性；针对未能通过耦合协调性判别的情形，提出调整两个子系统配置方案的方法，并重新进行判别，直至配置方案通过耦合协调性判别，从而获得流域初始水权配置推荐方案；最后，针对太湖流域进行实证研究。结果表明模型和算法具有可行性和有效性，可为其它流域开展同类研究提供借鉴     

非平衡式双极性离子风消电技术与应用

为实现风送管道物料静电监测与控制，预防料仓静电燃爆事故，提高聚烯烃装置料仓安全水平，基于非平衡式双极性离子风消电技术，开发了双极性离子风消电器；基于离子风消电器和静电监测器，探讨了石化粉体料仓用离子风消电控制系统组成、电路、气路布局；对非平衡式双极性离子风消电系统进行现场应用测试。结果表明:基于此管道粉体消静电技术，合理调节正、负侧控制电压，可有效控制管道物料荷质比稳定在±0.3 μC/kg以内，保障聚烯烃装置料仓安全、稳定运行。     

TRMM和GPM卫星降水数据在中国三大流域的降尺度对比研究

以中国三大流域为研究区域,分别针对TRMM 3B43和GPM IMERG降水数据,构建基于归一化植被指数(NDVI)和数字高程模型(DEM)数据的地理加权回归(GWR)模型,以2014年夏季(6～8月)数据为例,得到了三大流域1 km分辨率的降尺度降水数据,并进一步通过气象站点数据对降尺度结果进行验证.研究表明:(1) GPM原始数据整体精度优于TRMM数据,两种数据在黄河流域的精度评价指标优于长江流域与珠江流域;(2)经降尺度计算,两种数据空间分辨率得到了显著提高,且表现出更多降水变化的细节与趋势,但精度指标对原始数据依赖性大,导致提升并不显著;(3)当联合使用NDVI及DEM作为GWR降尺度模型的辅助变量时,两种降尺度结果的差异值在长江流域与珠江流域的高海拔地区中更为显著;(4)黄河流域中,使用不同辅助变量下的降尺度结果在空间分布上总体相似.TRMM数据使用地形作为单独辅助变量的降尺度结果最佳,而GPM数据不同辅助变量下降尺度结果差异并不明显.