巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化

为探索河流水质模型参数新的求解方法,根据有限的实测数据,分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法,对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合,并与实测结果进行了比较。结果表明,将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高,而且相对稳定,从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。     

基于TM数据和ANN的河流水质参数监测研究

以珠江水系广州河段为研究对象,联合使用遥感（RS）和人工神经网络（ANN）技术对珠江水质进行分析监测。这种技术主要是利用GIS对RS图像进行地理定位,然后利用RS专用软件提取定位点的RS数据,最后通过建立前馈误差反传人工神经网络（BP网络）,确定TM数据前5个波段在定位点的反射率与水质3个主要参数的映射关系,即建立RS数据与水质的映射模型。经过检验,该技术监测误差小于16%,基本能满足当前实际需要。     

水质模型参数识别的遗传算法

Ｏ’ｃｏｎｎｏｒ模型是一个比广泛应用的Ｓｔｒｅｅｔｅｒ－Ｐｈｉｌｉｐｓ模型更精确的水质模型,由于该模型参数率定的困难性,限制它在实际中应用。     

再生水补给河道入渗区地下水水质时空变异分析

运用聚类分析、判别分析和主成分/因子分析方法来研究潮白河流域再生水补水河段地下水水质的时空变异情况。对地下水进行剖面分析（剖面A为平行于水流场方向,剖面B垂直于水流场方向）。地下水研究结果表明除NO3-、NH4+和Mn2+外,其余指标均达到地表水Ⅱ类标准。剖面A的季节判别中由于淋溶作用筛选出pH和TDS,正确率为77.5%,说明研究区在近岸区。同时,剖面B的季节变异由于远离河岸的土壤蓄水层中氧化还原作用使得Fe3+、Mn2+、Na+、NO2-、CODMn和TP被判别出,正确率为74.4%。此外,由于非冻土期土壤蓄水层中频繁的淋溶作用和活跃的生化反应识别出CODMn、HCO3-、NO2-、pH、SO42-、Cl-、Na+和Ba2+表征了非冻土期剖面A的空间变异,而判别正确率为100%的F-、Na+和HCO3-则表征了冻土期剖面A的空间变异。冻土期剖面B的TDS和TP以及非冻土期剖面B的TN和K+的判别正确率均为100%。再生水对近岸带的影响较远岸带显著。该分析结论可归因于再生水的污染、土壤蓄水层矿物盐岩溶解污染、工农业废水排放的点源污染和降水及流域水土流失所造成的非点源污染的综合作用。     

南苕溪支流锦溪水质时空变化特征分析

综合运用灰色聚类法、综合污染指数法、等级聚类法就南苕溪支流锦溪近年水质时空变化特征进行分析。结果表明,锦溪入青山水库断面水质2005—2009年逐年改善,2007年后达到灰色聚类等级Ⅲ类水质要求;2009年秋季至2010年夏季期间秋、冬两季的污染程度高于春、夏季节;枯水期综合污染指数最高,但TN、TP污染分指数在丰水期最高,表明污染源中面源污染已占相当比例。空间变化方面从玲珑桥到江桥锦溪水质的综合污染指数不断提升,到江桥时达到极值13.25,锦溪末端三眼桥断面水质较江桥断面有所改善;SPSS空间聚类分析可分为轻污染区(从玲珑桥到冬韵桥)、重污染区(从群利桥到江桥)和中度污染区(从江桥到三眼桥)。锦溪上游农业区对河水中的COD、TN和TP的贡献率分别为66%、54%和49%,农业面源污染已成为制约锦溪水质改善的主要因素。     

小型景观湖水质模拟及应用研究

由于小型景观水体的体量和再生水补水措施的施行,其水质随环境和入水水质的变化和富营养化过程较大型水体快。由EFDC模型和WASP模型耦合建立小型浅水景观湖生态动力学模型,用实测水质数据进行参数率定与验证,可实现小型景观水体水质变化趋势的模拟,为水质管理提供决策支持。在此基础上,对民主湖在几种水质保障方案下1年的水质变化进行了模拟预测和对比,结果表明,作为富营养化程度表征的叶绿素a在空间和时间分布上均存在一定的规律性,夏季由于温度升高,叶绿素a浓度较高,说明藻类等浮游植物迅速增殖,是水质恶化水华暴发的高发期,而采取加大湖水水力循环和改善入口水质的控制方案,可使水质得到良好保障。     

洪湖水质时空特征及污染驱动力分析

运用主成分分析法和聚类分析法,对2016年洪湖8个常规监测点的8项水质指标进行数据分析,识别洪湖主要污染因子,判别洪湖水质的时空差异性,揭示洪湖水质与污染源的内在联系,分析污染成因。结果表明,2016年洪湖8个监测点均出现超标现象,且入湖断面水质浓度大于出湖断面水质浓度,超标因子主要为COD、TP、TN、氨氮,超标最严重的监测点位为蓝田。丰水期有机污染严重,污染源主要为洪湖内水产围网养殖;枯水期氮磷超标严重,污染主要来源于洪湖流域农业种植及畜禽养殖等;平水期湖体内外源污染都占较大比重。因此,为提高洪湖水质保护水生态环境,应拆除洪湖内围网,并加强对外源污染的控制。     

闸坝河流水质模型及实例研究

分析了闸坝控制河流具有水库特征，在比较已有闸坝河道水质模型的基础上，提出应在以下两方面改进，必须考虑蓄水量的变化，应能反映出水质沿程变化，在此基础上研制了新的闸坝河道水质模型，并进行了案例研究，证明了模型的有效性。     

城市河流水质常规评价技术研究

运用综合水质标识指数法,对我国河流水质评价面临的关键技术问题,包括水质评价方法、水质评价项目,水质级别评价,水环境功能区达标评价、水质定性评价、河流及水系整体水质比较、水质随时间和空间变化等作了明确界定,并介绍了在上海河流水质评价中的应用。     

耒水流域土壤重金属污染的时空变异对比

收集了研究区内2008年的历史数据和2018年采集的最新数据,共计278个样品,分析测试了土壤环境污染常提及的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn共8类重金属元素,利用单因子指数评价法、内梅罗综合污染指数法以及土壤环境质量评估法评价研究区内西河和耒水2条河流周边的土壤环境质量类别,结合反距离空间插值法以及空间几何分析,直观地展示出研究区2008—2018年土壤重金属的时空变异特征。结果表明：采集的2期数据中除Cr外,Cd、Hg、As、Pb、Cu、Ni、Zn表层土壤重金属元素均存在点位超标的情况,说明该研究区中整体存在重金属污染;通过单因子指数评价可知,2期数据单因子指数平均值排前2位的均为Cd和Pb,Cr平均值最小,研究区内2期数据Cr超过98%点位均属于优先保护类点位,Cd、As、Pb均存在超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)管制值的点位;污染增强区主要分布于采矿及冶炼企业密度较大的西河中上游、耒水上游和耒水下游3个区。为防止今后土壤重金属污染进一步增强,建议对3个高值区采取恰当的管理措施。     

再生水补水人工湖水域聚类划分及水质指标时空分布特征

以天津临港生态湿地公园人工湖水质和水文的调查数据为依据,运用相关性分析和聚类分析将研究水体划分为3类水域。研究了不同聚类水域水温、DO、pH、氮磷营养元素以及Chla的时空分布特征。结果显示,DO、硝态氮、TN、TP与流速呈显著正相关,水温、SS与流速呈显著负相关。Chla与水深呈显著正相关,TN、硝态氮与水深呈显著负相关。断面宽度与所有理化指标均没有显著相关性。3种水域在监测期间N/P比(TN/TP)显示湖泊正在从氮营养元素限制型(N/P<7)向适宜藻类生长的营养类型过渡。富营养化评价显示,再生水为补水的临港人工湖在监测期间水质已处于中度富营养,主要贡献因子为COD和TP。     

城市内河综合水质对再生水补水的响应

为解析再生水补水对城市内河水质的影响,以合肥市塘西河为例,采用一维水动力水质模型,结合模糊模式识别方法,研究再生水补水位置、水质和补水量对塘西河水质的影响。模拟结果表明：再生水补水改变了河流水动力特征、污染物负荷及其扩散降解过程,影响河流水质空间分布,且对补给点附近的河流水质影响最为显著;通过模糊模式识别分析发现,补给点越靠近上游对河流水质的改善作用越大,提高补水水质或增大补水水量均可进一步改善河流水质。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明：暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L⁻¹)的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为−154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为−190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(−200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循“定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥”十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

太湖流域小型水源性湖泊氮、磷时空分布及营养状态评价

2009年11月至2010年10月,对太湖流域小型水源性湖泊20个采样点水体的TN、TP、NO3--N、NH4+-N、NO2--N以及PO43-等水质因子进行测定分析,讨论了氮、磷时空分布特征,并评价其富营养化程度。结果表明,TN、TP年均值分别为1.50、0.05mg/L;TN、TP的季节性变化规律具有一定差异,TN浓度为冬、春季高于夏、秋季,而TP浓度为2009年11月至2010年3月高于其他月份。由于受入湖河流的影响,TN、TP的空间分布格局较为相似,均表现为西南部高于东北部、入湖口分别高于湖中心和出湖口。NO3--N年均值为0.68mg/L,浓度变化趋势呈双峰型(2010年3、9月为峰值),基本同TN的变化趋势一致,空间分布表现为入湖口分别低于湖中心和出湖口(除冬季外),显示水体硝化过程对硝酸盐的贡献。NH4+-N年均值为0.23mg/L,从2010年4月开始浓度逐渐升高,到2010年7月达到全年最高值,其浓度空间分布特征表现为入、出湖口均高于湖中心(除秋季外)。NO2--N和PO43-的年均值都较低,均为0.01mg/L(以P计),时空差异不明显。根据CARLSON提出的营养状态指数法计算分析可知,该湖泊冬、春季处于中营养状态,夏、秋季营养状态略高,且磷是全年初级生产力的限制因子。     

五台山景区空气质量及其时空变化特征分析

为研究人类粗放式旅游活动对自然景区空气质量的影响,以五台山景区为例,对景区内五爷庙、杨柏林村、殊像寺、南山寺旁原始森林共4个采样点的SO2、NO2、总悬浮颗粒物(TSP)、PM10进行采样分析。空气污染指数评价结果表明,五台山景区五爷庙与殊像寺空气质量属于轻度污染,前者首要污染物为TSP,后者首要污染物为NO2。杨柏林村与南山寺旁原始森林的空气质量为良,虽然空气质量优于五爷庙及殊像寺。与1983年相比,2014年五爷庙TSP浓度降低2.80%,其余各采样点TSP浓度增加了16.00%~106.45%。4个采样点NO2、SO2浓度分别增加了8.93~40.76、0.53~52.36倍。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化简

为探索河流水质模型参数新的求解方法,根据有限的实测数据,分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法,对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合,并与实测结果进行了比较。结果表明,将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高,而且相对稳定,从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。