小流域水环境承载力评估预警分析

水环境承载力是衡量流域可持续发展的重要指标之一.文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于水资源-水环境-水生态的复合评价体系,并应用于小尺度优控单元的水环境承载力的评估、预警工作.结果表明,亮子河流域在2012年为临界超载-黄色警情,2013年水环境承载力转好,变为蓝色警情,2014～2018年均为超载-橙色重警,...     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好(平均绝对百分比误差在20％左右).研究结果表明:朝阳区、海...     

白洋淀流域水环境承载力多属性决策方法优选和方案评价研究

为有效解决白洋淀流域水环境承载力多属性复杂决策问题,提出了基于人口-经济-水生态-水资源-水污染五维复杂性质决策指标评估体系(包括28项指标),并将基于新的优势关系的理想点法(TOPSIS)、多准则妥协解排序法(VIKOR)和改进密切值法应用于白洋淀流域水环境承载力多属性决策方法和方案优选中。结果表明：1)变异系数属性赋权方法实现了白洋淀流域水环境承载力多层面和复杂因素影响作用的定量化,并且表明影响该流域水环境承载力的主要因素为地下水资源量、造纸和纸制品业比例、纺织业比例、调水入淀量等;2)3种多属性决策方法中,改进密切值法计算更简便、理论更简单,为优选决策方法,它能在处理水环境承载力管理决策问题涉及的经济、社会、环境、技术标准等多层面复杂性质的同时,更好地实现水环境承载力多属性决策方案评价和优选;3)3种方法得到的多属性决策方案优选排序结果一致性达到83.3%,均表明理想型方案(F₁₂)为最优,次优方案为可持续发展型(F₁₁),最劣方案为经济低速发展型(F₂)。结合白洋淀流域实际,可采取2030年适当降低第一、二产业规...     

基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价—以北运河流域为例

现有流域水环境承载力评估研究大多从确定性角度进行评价,从流域水环境承载力超载风险角度评价的较少.为弥补以上不足,本文从不确定性分析角度,耦合水环境和水资源两个水环境承载力分量超载风险及其对应的概率,构建了基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价模型,并依据超载风险的概率分布确定流域各控制单元的超载风险指数.最后以北运河流域为例,对其水环境承载力超载风险进行了评价,并依据评价结果进行超载风险分区.结果表明：中度超载风险区包含清河闸、榆林庄、大红门闸上、东堤头闸上4个控制单元,重度超载风险区包含南沙河入昌平、前侯尚村桥2个控制单元;基于“卸荷”和“强载”的双向调控理念,在产业结构、技术手段和环保意识等方面从全过程控制角度提出降低流域水环境承载力超载风险的调控措施.     

面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载,危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求,基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算,构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型,并面向水污染控制单元,开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高;2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态,其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后,针对超载严重的地区,基于双向调控提出排警对策,为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

基于AHP-熵权法的水环境承载力模糊综合评价

针对水环境承载力评价存在的不确定性和模糊性问题,该研究采用层次分析法和熵权法进行组合赋权,利用模糊综合评价法对粤港澳大湾区9个城市的水环境承载力进行评价,并引入障碍度模型确定影响水环境承载力的主要障碍度因素.结果 表明:2013-2018年9个城市的水环境承载力总体呈上升趋势,但城市间的变化差异明显;9个城市水环境承载力的障碍指标差异明显,其中人均水资源量以20.7％的障碍度均值成为首要障碍度指标;通过障碍度频率分析可得9个城市的主要障碍度指标包括人均水资源量、生态用水率、万元GDP污(废)水排放量和第三产业比重,这4项指标的频率均为89％.将该方法应用于区域水环境承载力的评价,其结果可为区域水环境的管理和相关政策的制定提供依据.     

基于系统动力学和向量模法的亮子河流域水环境承载力评价

文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于系统动力学模型和向量模法的水环境承载力评价体系,从水资源、社会经济和水环境3个方面对水环境承载力的变化情况进行评估,并提出超载流域水环境承载能力的调控对策.结果表明,亮子河流域在2013年承载力情况最好,2015年承载力最差,2014～2018年属于轻度超载.以2018年为调...     

基于结构方程的流域水环境承载力评价——以湟水流域小峡桥断面上游为例

针对流域水环境承载力评价中指标体系构建及权重确定缺乏客观依据的问题,以湟水流域小峡桥断面上游为例,通过兼顾压力与水环境承载力的控制断面水质影响路径分析,建立了面向水环境承载力评价的结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM);在此基础上,构建了湟水流域的水环境承载力综合评价体系,并获得各指标权重,进而利用向量模法对流域水环境承载状态进行了综合评价.结果表明:SEM模型能够定量反映土地利用/景观格局及污染物排放因素与水环境承载状态的相关关系;SEM模型的路径分析可为水环境承载力综合评价指标体系的建立提供科学依据;由SEM模型得到的路径影响相关系数,可为权重的确定提供新的科学方法;研究区16个控制子单元呈上、中、下游水环境承载状态逐渐变差的梯度特征;最后,针对湟水流域不同区域的社会、经济、环境和资源差异,从流域水环境承载力双向调控的角度,提出改善水环境承载状态的相关建议,进而为流域水系统持续协调发展提供精细化管理支撑.     

基于三角模糊技术的河流水环境容量研究

基于河流水环境系统的随机性、模糊性特征,以及资料信息的不足和不精确性,将水环境系统参数定义为三角模糊数。在此基础上,通过将常规的确定性模型参量模糊化,建立了河流水环境容量计算模糊模型。根据该模型,可以计算得到三角模糊数形式的河流水环境容量;再由给定的可信度水平要求,可以进一步将水环境容量由三角模糊数转化为区间值。实例研究表明,相对于常规的确定性方法,所得结果更为科学、合理,而且计算简单、操作方便,具有实用价值。     

基于环境容量的水环境承载力评价与预测——以郑州市为例

在现有水环境承载力研究的基础上,辨析了狭义水环境承载力与广义水环境承载力的内涵,提出将环境容量作为评价水环境承载力的重要因素。从指标选取、指标标准值确定、指标权重确定、评价方法等方面构建了基于环境容量的水环境承载力综合评价体系,并采用该评价体系对郑州市现状水环境承载力进行评价。结合郑州市"十三五"相关规划,设制了水环境承载力优化发展情景和强化发展情景,预测了两种情景下郑州市水环境承载力改善情况,提出郑州市水环境承载力提升对策建议。     

基于负载指数的湖北省水资源开发潜力综合评价

以湖北省为研究区域,采用水资源负载指数法,在Arc GIS软件的支持下评价了湖北省各城市和各分区的水资源利用程度及开发潜力,定量揭示了不同地区人口-经济规模和水资源量之间的平衡关系。结果表明:整体上,湖北省多年平均水资源负载指数为7.31,水资源利用程度较高,进一步开发的潜力较小。在城市尺度上,神农架林区、恩施自治州、十堰市和咸宁市等城市水资源潜力较大,其他城市水资源潜力较小;在分区尺度上,鄂西南地区水资源潜力较大,江汉平原水资源潜力较小。研究成果将为该地区合理开发水资源、制定中长期生态环境保护和社会经济发展规划提供科学依据。     

模糊神经网络用于环境大气质量评价的研究

研究了基于多准则学习的模糊神经网络评价环境大气质量的模型,并以此对某矿区的环境大气质量进行了评价,结果表明该方法简便、实用、客观。     

基于EFDC模型的阿什河水环境容量季节性分析

在阿什河流域控制单元划分、气象水文季节性划分等成果的基础上,基于EFDC模型,对阿什河水环境容量的时空变化进行了数值计算与分析。结果表明:阿什河不同控制河段的水环境容量具有明显的季节差异,各河段不同时期的水环境容量与对应流量之间的相关系数为0.883。在冰封期(11月—次年3月),阿什河由上游至下游各控制河段水环境容量为38.3~104.0 t/月;在平水期(6,9,10月)为71.3~192.2 t/月;在融雪为主的春汛时期(4,5月)为108.8~303.6 t/月,在夏汛期(7,8月)可达151.5~434.3 t/月。通过对阿什河水环境容量时空分布差异性进行分析,确定不同时期不同河段的容量总量控制标准,可对以水质改善为目标的流域水环境管理提供参考。     

基于自适应遗传小波神经网络的水质评价建模

水环境污染过程的非确定性和非线性,使得传统的水质评价方法存在局限性。为了提高水质评价的准确性,提出了一种基于改进小波神经网络(wavelet neural network,WNN)的水质评价模型。采用自适应遗传算法(adaptive genetic algorithm,AGA)对小波神经网络的初始权值进行优化,再通过小波神经网络算法对网络进行训练,最后对训练好的网络展开测试。仿真结果表明,自适应遗传算法和小波神经网络的结合提高了网络的训练效率,该方法可以用于水质评价建模,并且评价结果具有较高的精度和准确性。     

基于Petri理论的水质安全预警模型构建与应用

水质安全预警对于预防水污染事故发生、保障水资源安全具有重要意义。传统的水质安全预警模型只能对渐变式水环境污染事故或已经发生且有明显征兆显现出的水环境污染事故进行预警,无法对没有明显征兆的突发式水环境污染事故进行有效预警。针对这一问题,将Petri网的跃阶思想有效地纳入传统评价指标体系中,实现对模型逻辑拓扑网络的结构性调整,并结合模糊综合评价法和BP神经网络,构建了可以对突发式水环境污染事故做出及时反应的预警模型,将该模型应用到太湖水质安全预警的研究中。结果表明:在将TN、TP、透明度等指标纳入跃阶因子的基础上,模型可对太湖多次发生的水华事件实现准确预警。该结论为研究突发水环境污染事故预警提供了新的思路和理论依据。     

信阳市水环境承载力评价及优化对策建议

选取社会经济、水资源、水环境、水生态4个子系统的18个指标,构建了信阳市水环境承载力评价指标体系。通过确定指标的标准值及权重,采用模糊综合评价法,建立了信阳市水环境承载力综合评价体系,并对信阳市水环境承载力进行了评价。结果表明:2017年信阳市水环境承载力处于轻度与濒临超载临界状态,接近危机状态,但总体上呈现上升趋势;根据水环境承载力预测因素,基于综合评价指标,预测2020年信阳市各县(区)水环境承载力处于濒临超载状态,至2030年仍处于濒临超载状态,但水环境综合评价值有较大幅度提高;结合水环境承载力评价结果,针对性地提出了信阳市水环境承载力优化对策和建议。     

基于资源环境承载力的水泥行业环境管理类型区划分研究

基于我国水泥行业资源环境承载力现状,建立了水泥行业环境管理类型区划分指标体系,采用层次分析法、灰色聚类法、GIS分析方法和二维判断矩阵法对水泥行业环境管理类型区进行了划分。研究结果表明:我国生态制约比较严重的区域主要分布在西南地区、黄土高原、云贵高原,以及华南、西北、东北部分地区。我国SO2单指标超标区、PM10单指标超标区主要分布在华北地区、西南的贵州地区,以及西北、东北、华中部分地区。SO2和PM10双指标超标区主要包括内蒙古西部、中部的部分地区,以及山西、陕西、河南部分地区。生态环境制约较强区主要分布在贵州及其周边地区,另在陕西、山西、内蒙古、宁夏等有零星分布。目前国内未出现生态环境制约极强的区域。研究结果对于我国水泥行业的环境管理具有指导意义。