生物除磷生化代谢模型的研究进展

阐述了在生物除磷过程中生化代谢模型的建立与发展,分别介绍了早期的Comeau/Wentzel模型和Mino模型,在生物除磷代谢模型发展上有重要意义的Smolder模型和Delft模型,以及目前较被关注的反硝化除磷模型和国际水协(IWA)提出的ASM2和ASM2D模型.从而提出将生物除磷模型同化学除磷模型相结合,与在线监测技术发展融合,并且在模型中加入更多的环境因素将是生化除磷模型的主要发展方向.     

AERMOD大气扩散模型研究综述

AERMOD模型是美国环保局和美国气象学会联合开发的一种大气扩散模型,它采用了最新的大气边界层和大气扩散理论,替代ISC(Industrial Source Complex)模型成为美国的新一代法规模型,该模型已被列入我国环境影响评价技术导则--大气环境(HJ/T2.2-2008)推荐模型之一。国内外针对该模型开展了很多研究,主要集中在:AERMOD模型与其它大气扩散模型的对比研究和评价;AERMOD模型运行所需气象数据的模拟以及AERMOD模型在某些领域中的具体应用。AERMOD模型较我国旧版环境影响评价技术导则--大气环境(HJ/T2.2-93)推荐模型更能反映污染物的实际扩散规律,但由于目前该模型系统在国内的应用不算广泛,而且该模型本身也一直在不断完善当中,因此,为验证它的可靠性、合理性及实用性并确定其预报准确率,建议在该模型推广应用到一个新的地区或城市之前应当经过模型评估过程。     

基于DEM的分布式水文模型研究综述

基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。论文回顾了分布式水文模型30年的发展历史,对国内外分布式水文模型的研究状况做了简要评述。归纳出基于DEM的分布式水文模型的主要特点。在分布式水文模型的构建中,水文单元的划分是一个十分关键的环节,论文重点探讨了3种基于DEM常用的流域离散化方法。在模型结构方面,提出了一个典型的分布式水文模型框架,包括分布式输入模块,单元水文模型和河网汇流模型。在模型参数方面,提出了3种分布式水文模型参数的确定方法。最后,对分布式水文模型存在的几个典型问题进行了分析和讨论     

水深被动光学遥感反演模型适用性研究

目前常用的水深遥感反演模型有对数线性模型和对数转换比值模型,近年新发展了一种改进的对数转换比值模型。本文分别选取不同水体类型的蜈支洲岛和槟城为研究区,基于GeoEye-1多光谱影像开展如下水深反演研究:首先对改进的对数转换比值模型进行水深反演能力验证,然后从三个维度对三种模型反演能力进行剖析与比较。研究表明:（1）改进的对数转换比值模型基本可以真实的反映水下地形变化,且反演水深与真实水深差值绝大部分控制在2 m以内,在10~20 m反演效果尤佳,水深差在1 m水深处上下浮动。（2）多维度剖析:①整体精度评价:在清澈海域蜈支洲岛周边水深反演精度最高的是改进的对数转换比值模型,MAE为1.56 m,MRE为13.5%,对数线性模型MAE为1.71 m,MRE为14.8%,对数转换比值模型次于前两者,在浑浊海域槟城周边水深反演精度最高的亦是改进的对数转换比值模型,而对数线性模型反演精度有所下降;②分水深段精度评价:随着水深值的增加,三种模型在蜈支洲岛反演精度均呈上升的趋势,在槟城研究区,对数转换比值模型和改进的对数转换比值模型反演规律与蜈支洲岛相似,而对数线性模型在15~20 m水深段,反演精度明显下降;③模型稳定性:改进的对数转换比值模型在不同水深段反演精度变化幅度最小且反演精度最高,且在不同的水质环境中具有相对稳定的反演能力,对数转换比值模型其次,而对数线性模型易受海水环境影响,尤其在浑浊水体反演精度不够稳定。     

涂铁砂吸附镉的动力学研究

研究了10℃,20℃,40℃的温度下,涂铁砂(Iron oxide coated sand,简称IOCS)对镉的吸附动力学。镉在IOCS表面的吸附可分为两个阶段,吸附反应的前60min为快速吸附阶段,60min后,吸附速率明显变慢。温度升高加快了镉在IOCS表面的吸附速率。用Elovich动力学模型,准一级反应模型,准二级反应模型,二级反应模型和粒内扩散动力学模型对实验数据进行回归分析,准二级反应模型能更好地描述镉在IOCS表面的吸附,各吸附模型的模拟优劣顺序为:准二级模型>二级模型>Elovich模型>准一级模型>粒内扩散模型。     

常州市环境管理信息系统中水质模型及其应用

本文在研究河流水质模型和河网水质模型的基础上,利用河流水质模型组成河流水质模拟,模型参数识别和水环境容量优化分配计算模块:利用河网水质模型组成河网水质模拟、河网水域水环境容量计算模块,并在此基础上形成水质模型软件系统。      

潍河流域水质管理模型

水质管理模型包括河流模型、农业非点源污染模型和水库富营养化模型。河流模型选择ＱＵＡＬ２ＥＵ模型并加以改进,增加了模拟ＣＯＤ转化,底泥泛起和水体养鱼的非点输入功能,并将非点源模型和水库模型作了技术处理使之同河流模型有机结合在一起。     

空气污染过程的烟羽轨迹模型

本文提出了一种能在非稳定气象条件下,简单、准确地预测污染物浓度的大气质量模型。这种模型应用了高斯(Gaussian)烟羽方程,但具有与拉格朗日(Lagrangian)烟团模型一样广泛的适用性。其模型轴线由一系列连续的烟羽团表示。它的特性可通过与其它扩散模型的比较来评价。运用此模型与积风喷烟和欧拉(Eulerian)扩散模型对三个不同大城市区域(一个在日本两个在美国)模拟结果的比较表明,这种简单的抛射线烟羽模型,对复杂气象条件下(如发生在由海风过渡到陆风的转变期间)污染物扩散的模拟,其性能与其它两个更复杂的模型(即烟团模型和欧拉模型)一样好。     

受体模型在大气颗粒物源解析中的应用和进展

综述用于大气颗粒物研究的受体模型在国内外的发展概况。对受体模型与扩散模型的特点,常用受体模型的技术内容,受体模型在城区尺度、区域尺度和全球尺度颗粒物源解析研究中的应用作了详细阐述。介绍了受体模型研究的一些热点问题,提出当前应开展的主要研究课题。     

流域系统动力学模型的全耦合问题研究进展

从系统分析的视角出发,对流域系统动力学建模过程、方法进行总结。综述了国内外系统动力学模型(简称SD模型)在社会经济发展与流域水资源承载力、流域水环境承载和流域水生态承载力耦合关系的研究。从简单的零维模型发展到复杂的社会经济综合模型和OO-SD模型(即Objective-Optimization SD模型),国内SD模型耦合关系研究主要集中在叶尔羌河、洱海、滇池等流域,SD模型在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面还存在不足,有待改进。     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

河道溢油模型在三峡水质预警系统中的研究与应用

为使三峡水质预警系统有效模拟预测三峡溢油事故,建立了适应该系统的平面二维河道溢油模型。常见溢油模拟的做法是在溢油自身扩展阶段采用Fay模型、在溢油飘移阶段采取油粒子模型,而文章使用根据Fay模型进行扩展之后的油粒子模型,该模型可在溢油的自身扩展和漂移阶段同时使用。该模型结合了油粒子模型和Fay模型的长处,既解决Fay模型只能用于静止海面上的限制,又解决了油粒子模型不能模拟溢油自身扩展阶段的难题,特别适用于水域相对海洋狭小且形状复杂,水流也较复杂的河流溢油模拟。将其运用为三峡水质预警系统的溢油模拟模块,取得了较好的效果。     

湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。     

模型化合物在天然有机质相关研究中的应用

该文介绍了常用的几种天然有机质模型化合物,以及模型化合物在天然有机质的吸附、降解、结构等方面的应用。对模型化合物的分子结构、官能团和自由基等角度进行分析,比较了模型化合物在不同吸附剂上的吸附表现及其原因;探讨了模型化合物在光化学降解和生物降解过程中所起到的作用。总结了模型化合物在天然有机质相关研究中的作用,展望了模型化合物作为一种有效的工具在天然有机质相关研究中的应用方向。     

剪切模型箱在离心振动复合环境下的动力学响应分析

目的研究剪切模型箱在复合环境下的动力学响应规律。方法针对叠层式剪切模型箱的结构特点,建立考虑层间滑动的动力学模型。通过对离心机在工作状态下的动力学特性进行模拟,结合设计指标,对剪切模型箱进行离心振动复合环境下的响应分析。结果得到了剪切模型箱的激励力谱,以及模型箱在不同过载及振动环境状态下的固有特性。结论离心工作环境下,模型箱固有频率变低。离心载荷是影响模型箱强度设计的主要因素。     

基于小波神经网络的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以吉林西部为研究区,建立地下水流数值模拟模型,分别应用蒙特卡罗方法和拉丁超立方方法在研究区10个县(市)开采量的可行范围内进行采样,经对比选择拉丁超立方抽样结果得到输入(开采量)—输出(水位降深)数据集,建立小波神经网络模型作为地下水流数值模拟模型的替代模型,而后对替代模型有效性作误差分析,并与多元非线性回归替代模型进行对比.结果显示,2种替代模型在功能上都能逼近地下水流数值模拟模型,但小波神经网络模型得到的水位降深均值和水位降深剩余标准差与模拟模型计算结果的相对误差分别低于多元非线性回归模型76%和45%,说明小波神经网络模型更适合作为地下水流数值模拟模型的替代模型,这为减少优化模型求解过程中直接调用模拟模型所造成的计算负荷提供了一种有效的替代方法.     

HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

土地利用回归模型在大气污染时空分异研究中的应用

随着城市化、工业化、机动化进程的加快,大气污染已成为我国最严重的环境问题之一,对公众健康和生态环境造成了诸多负面影响.土地利用回归,即Land-use Regression(LUR)模型是目前模拟城市尺度大气污染时空分异的常用方法之一,其在欧洲和北美得到广泛的应用,而在国内,相关研究却不多.本文在整理国内外文献的基础上,从构建LUR模型的主要步骤入手,包括监测数据获取、模型自变量生成、模型构建、模型检验和回归映射等方面,对LUR模型在大气污染时空分异研究中的进展进行归纳总结,进而展望了未来的研究重点与方向,即突出时空分异、扩展模型变量类别和改进模型构建方法.本文旨在普及LUR模型在我国的应用,为人口暴露、流行病学研究和健康风险评价等提供方法论基础.     

基于WebGIS的水环境模拟关键技术研究

近年来随着水环境模拟领域的发展出现了较多水环境数学模型,目前日益成熟的WebGIS技术是使模型使用变得简单化和直观化的一大途径.是在通过Flex和ArcGIS Server搭建WebGIS系统平台的基础上,利用PHP进行WebGIS和水环境模拟模型的数据交互,实现系统平台和数值模型的松散耦合.用户在浏览器端进行模型输入条件的设置,模型在远程服务器端进行运行计算,反馈的模拟结果通过RIA在WebGIS中进行多元化动态展示.该方法对一般模型具有适用性,可降低模型使用门槛,提高模拟结果展示和分析能力.