基于改进DRASTIC模型的平原河网地区地下水脆弱性评价

DRASTIC模型易使用,在国内外地下水脆弱性评价方面得到广泛应用,但平原河网地区地势平坦、地下水埋深浅,DRASTIC模型需根据其特征进行改进,目前应用尚不多见。该研究结合平原河网地区水文地质特征,选取地下水埋深、净补给量、含水层厚度、水力阻力及含水层渗透系数5个指标改进DRASTIC模型,基于GIS软件构建平原河网地区地下水脆弱性评价DRAHC模型,并以上海市为例,进行实例计算与评价。结果表明上海市地下水脆弱性总体较高,"较高"和"高"占全市总面积45.27%,"中等"占33.08%,"低"和"较低"占21.65%。各指标的单参数敏感度分析和地图移除敏感度分析结果显示,有效权重与理论权重大小排序基本一致,每个指标去除均对地下水脆弱性评价结果产生较大影响,说明DRAHC模型在平原河网地区应用的合理性。该研究结果能够为上海市地下水资源管理提供依据,为类似区域地下水脆弱性评价提供参考。     

基于水质目标的平原河网水力调控阈值研究

该文以无锡市滨湖河网水力调控作为研究基点,通过数值模拟,分析调水对河网水质浓度时空分布影响,揭示河网水质对调水的响应机制,针对具体河道逐条提出基于水质改善目标的水力调控阈值,为水环境治理提供理论依据。研究结果表明,边界浓度的影响在水力调控过程中至关重要,水力调控应建立在相对较好的边界条件上,优化水资源分配,改善整体河网水质。水位的调控并未呈现出一致性规律,水位的增加对河网水质改善不一定呈现积极作用。调整水位与流速的措施均是通过边界引入水源,对于一般河道的水力调控,调整流速和水位均可以作为常规调控手段。     

基于水环境保护的苏州平原河网水利调度决策研究

平原河网地区作为经济发达地带,其水环境面临着巨大的压力.基于水环境保护,以水质改善率最大作为决策目标,通过构建平原河网水利调度决策理论模型来优选出最佳调度方案.并将该理论模型应用于苏州市平原河网地区,在模拟产生的6个不同水利调度方案中决策得到综合水质改善率最大的方案.决策结果显示:方案6的综合水质改善率最大,最有利于苏州平原河网地区的水环境保护,为最优调度方案.研究成果可为以水环境保护为目标的平原河网地区水利调度决策提供一定参考.     

平原河网型水源地水质改善的实践和思考——以嘉兴市石臼漾人工生态湿地工程为例

嘉兴市作为典型的平原河网地区,为解决河网型水源地水质微污染问题,探索建设石臼漾水厂水源人工生态湿地工程,成功改善了水源水质,保障了嘉兴市城乡居民饮用水安全,为平原河网地区采用人工湿地处理饮用水源提供经验。     

水质模型参数识别与验证的探讨

参数识别与模型验证是水质模型应用的两个重要步骤。在对模型参数的本质含义进行辨析的基础上,对模型参数的时变性、集成性和可识别性进行了分析。采用科学哲学的方法,对水质模型验证的必要性和不足进行了讨论,指出虽然模型验证必不可少,但也不能证实模型本身就是实际物理和生化过程的反映,因此应充分地意识到“经过验证的”模型在预测中的风险。     

基于MCMC法的水质模型参数不确定性研究

参数识别是数学模型应用的前提.鉴于常用贝叶斯离散化方法在搜索复杂模型参数后验分布时的计算限制的原因,本文引入了MCMC采样法.为考察MCMC法对参数后验分布的搜索性能和效率,进行了2个案例研究.结果表明,MCMC法对参数后验分布的搜索,无论是搜索性能还是搜索效率,均表现出了独特的优越性.同时,Gelman收敛判别准则计算表明,MCMC采样序列均能稳定收敛到参数的后验分布上.可见,MCMC法适用于复杂环境模型的参数识别和不确定分析研究.     

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。      

降雨地表径流水质模拟中SWMM模型水质参数确定

检测城市不同功能区污染物累积和径流样本并结合模拟实验,分析不同污染物累积和冲刷规律,确定SWMM模型在降雨地表径流水质模拟中污染物累积和冲刷参数取值范围,并进行模型验证。研究结果表明,SS、COD、氨氮污染物累积量均随累积时间不断增加,并趋于稳定,其在不同功能区最大累积量C_1取值范围分别为:6.37~12.86、14.03~21.66和8.89~12.88 g/m~2,累积速率常数C_2取值范围分别为:0.055~0.100、0.061~0.085和0.133~0.167。降雨强度较大时,降雨地表径流中污染物浓度较高,但均随降雨历时不断下降,并趋于稳定。SS、COD、氨氮冲刷系数S_1取值范围分别为:0.003~0.005,0.025~0.035和0.01~0.02,冲刷指数S_2取值范围分别为:0.4~0.8,0.8~1.0和0.5~0.8。在确定的取值范围内选取SWMM模型水质参数,对某场降雨地表径流中SS、COD、氨氮污染物浓度变化过程进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,表明水质参数取值范围适用于SWMM模型降雨地表径流水质模拟。     

基于遗传算法的次级河流回水段水质模型多参数识别

根据长江次级河流临江河回水段的实际情况,建立一维水质模型,模型中的各变化项采用有限差分法(FDM)进行离散,以回水段水体中COD和NH3-N的实测资料为基础,利用自适应遗传算法(AGA)对2种污染物的纵向离散系数及一级降解系数进行反演计算,得出回水段COD和NH3-N的纵向离散系数分别为0.5227,0.5196km2/h,一级降解系数分别为0.0342,0.0367h-1;计算值与实测值吻合较好,表明FDM-AGA方法能较好地运用于次级河流回水段水质模型的多参数识别.     

流量调节因子在非稳态河网水质计算中的应用

对平原河网水流流向不定引起的非稳态水质变化问题,引入流量调节因子加以校正,对调节因子在不同流向的形式进行了分析,在水质显格式离散方程中建立对应的水质模型,利用研究区河网枯水期实测的水质资料进行相应验证,结果表明校正的水质模型有较高的精度,具有一定的实用性。为非稳态情况下河网水质问题的决策分析提供了可行计算途径。     

海域水质模型参数动态反演方法研究初探

海域水质模型长周期数值模拟中,模型参数全时段统一赋值的方法忽略了参数随时间动态变化的物理特性,降低了模型的可靠性,增加了海域水质模型验证工作的难度.本文建立了将数据驱动模型和水质模型有机结合的参数动态反演的新方法:以水质模型多参数设计工况的数值模拟,构建海域内部观测点污染物浓度响应解集,并将解集划分为若干时段;应用基于人工神经网络的数据驱动模型归纳建立观测点每一时段内污染物浓度同多个模型参数之间的非线性关系;将实测资料带入关系中,进行模型参数随时间变化的动态反演.以渤海海域水质模型为例,采用“孪生”实验验证参数动态反演新方法的可行性,结果表明该方法是有效的,能够保证模拟周期内较高的数值精度,提高了模型的准确性.     

平原河网景观湖泊水质提升关键问题分析与对策研究——以嘉兴南湖为例

嘉兴南湖是中国共产党诞生之地、革命红船的启航之地,南湖“秀水”至关重要。2018年南湖水体透明度不足30 cm,感官较差,水体氮、磷营养盐浓度居高不下,不能满足水环境功能区水质目标要求(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质)。通过对南湖水系特点和水环境现状进行深入分析,以南湖水质整体提升为目标,以降低水体中悬浮物浓度、提高水体透明度为核心,坚持污染治理与生态修复相结合,从源头管控、入湖清水廊道构建、河口水质强化净化、湖体生境改善和长效管护5个方面提出保护与修复措施,以期使南湖水生态系统恢复至良性循环状态,并最终实现南湖“秀水泱泱”。     

平原感潮河网地区河道水体表观污染评价及来源解析

以佛山市大沥镇河道为研究对象,采用表观污染指数法及表观污染类型的分类方法,从污染程度和污染类型2个角度对平原感潮河网地区河道水体表观污染状况及污染源进行评价,并利用正定矩阵因子分解模型定量解析污染源。结果表明：佛山市大沥镇河道水体表观质量整体不佳,表观污染类型以混合主导型为主,夏季和晚春的表观污染程度重于早春。不同片区水体表观状况从优至劣依次为镇水围片区>白沙片区>盐联围片区>黄岐盐联围片区>谢边涌及香基河片区>泌冲片区>后海片区。退潮时段河道水体表观质量较差,且涨退潮对镇南部河道水体表观质量影响较大。不同表观污染类型河道的污染源类型及贡献率不同,有机主导型（黑臭）的主要污染源为点源污染（52.61%）;有机主导型（水华）的主要污染源为农业面源（35.98%）;营养主导型的主要污染源为种植业污染（51.43%）;无机主导型的主要污染源为地表径流（41.50%）。研究显示,大沥镇河道水体表观污染时空变化较为显著,不同表观污染类型的污染源具有差异性,需分类治理,从而改善水体表观状况。

     

基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明：多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_Mn和NH₃-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.     

广州潮汐河网水质预测数学模型研究

采用有限控制体积法和隐式离散基本水质方程,根据潮汐河网的特点,利用半控制体积概念和迭加原理,导出一种适合于任意形状的均匀混合型潮汐河网水质方程的分缓解法。应用广州潮汐河网两期水文水质同步实测资料,建立溶解氧动态模型,并进行了不同条件下的水质预测,初步揭示了广州潮汐河网半月潮期间的水质变化特性。      

京杭运河(杭州段)河网水质模拟

京杭运河杭州段河网属于典型的平原河网地区,根据平原河网的水流以及污染特点,利用一维对流扩散方程建立了该地区河网水质模型,采用全隐中心差分格式离散方程,并用追赶法求解。对京杭运河杭州段河网进行水质模拟,并利用2007年上半年常规水质监测断面水质监测数据对模型计算结果进行验证。验证结果表明水质模拟结果较为理想,模型能较为准确的反映河网水质变化趋势,可以用于该地区河网水质改善研究。     

福州内河河网精细水流水质数学模型研究

文章在前人研究的基础上,根据感潮河网地区水体的水动力、水质特性,建立了河网一雏水动力和水质模型,并进行了模型验证。结果表明水动力模型计算值能够较好的吻合实洲值,能正确反映涨落潮趋势,水质模型能正确反映污染物受涨落潮影响在河网内回荡的变化情况。本研究成果对解决福州市水环境问题提供了一定的理论基础,具有一定的指导意义。     

嘉兴城区河网水系水环境问题识别与治理对策

嘉兴市是长江三角洲重要城市之一,作为典型平原河网城市,嘉兴市地势低平、水体流动性不足、污染物易淤积,加之上游客水水质差、人口密集、城市径流污染日益凸显、河道航运扰动频繁等,导致城区河网水系中总磷及氨氮不能稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准;河网水体透明度低下,平均值不足40 cm;大部分河湖水生植被缺失,沉水植物丰富水域仅占河网总水域面积的5%,水生态系统亟待恢复。针对现存主要水环境问题,以恢复河网水系水生态的完整性和良性循环为核心目标,以提升水体透明度、恢复沉水植物为重要抓手,制定外源管控、内源削减、生境改善、水生态修复、长效管护5类治理措施,以期促进河网水系草型清水生态系统的重建,提升水体自净能力,最终实现嘉兴城区河网水质的全面改善。     

湖库富营养化指标的高频监测方法研究

湖泊和水库中蓝藻水华等富营养化灾害的形成往往只需几天的时间,因此,在富营养化水体的水质管理上需要进行高频的水质指标监测.本研究以新安江水库(千岛湖)为例,基于水质传感器探头现场获取的水质参数,采用多元逐步回归分析方法,获得总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素a(Chl)、营养状态指数(TSI)、透明度(SD)等指示湖库富营养化状况的关键水质指标与水体藻蓝素(PC)、浊度(TURB)、有色可溶性有机物(CDOM)、电导率(EC)、溶解氧(DO)等现场水质参数之间的定量关系,以满足高频监测湖泊富营养化关键指标的需要.结果表明,2013年调查期间,新安江水库各湖区水质差异较大,调查的54个点位中,SD介于1.10~8.60 m之间,TN介于0.78~1.68mg·L-1之间,TP介于7.90~71.1μg·L-1之间,具有较为宽泛的代表性.相关分析表明,CDOM与TN、TP、CODMn、Chl、TSI、SD均存在显著的相关关系,可以作为新安江水库水质富营养化状况的一个重要自动监测指标;TURB与TP、Chl、SD、TSI之间也显著相关,PC则与TN、CODMn相关,而探头获得的叶绿素浓度值(Chls)与TN、SD显著负相关.通过与实测值比较表明,统计分析建立的富营养化指标多元回归方程估算值与实测值吻合度较高,能够满足水体管理的需要.本研究为湖泊和水库的富营养化灾害监控、预警提供了理论依据.