不确定节点水量下水质监测点优化选址方法

针对供水管网水质监测点的优化选址问题,提出污染源位置识别准确度的概念,以水质监测点探测到的不同污染事件的时段区间冗余度最小化,和污染事件探测概率最大化为优化目标,结合一个案例管网,采用非支配排序遗传算法计算节点用水量变化条件下的监测点优化选址方案,算例结果显示节点用水量的不确定性不显著影响监测点的污染事件探测能力和可能性节点识别能力,但使监测点的污染源位置识别准确度降低.     

基于EPANET-MSX的多组分给水管网水质模型的开发与应用

基于EPANET-MSX工具包开发了机制性的多组分给水管网水质模型,模型将管段概化为管壁、生物膜、液膜和液相4个组成部分.模拟过程包括基质利用和微生物生长、微生物衰减和死亡、溶解性物质的液膜传质、不溶性物质的吸附和脱落、余氯与有机物的氧化和卤代反应以及管壁腐蚀消耗余氯等.模拟变量共15个,包括生物膜和液相中各7个变量,即溶解性有机物、不溶性有机物、氨氮、余氯、异养菌、自养菌和惰性颗粒,以及管壁生物膜厚度.利用管段模拟实验数据进行模型验证,模型对余氯和浊度的模拟精度分别为0.1 mg/L和0.3 NTU.案例研究的模拟结果合理地反映了给水管网中余氯和浊度的动态变化特征,而同时考虑水厂出水水质可变性和参数不确定性的Monte Carlo模拟则可用于评价案例给水管网的水质超标风险.     

细河水质监测点的优化布设

水质监测点的布设直接影响着是否完整、客观的反映整个水域水质状况。文章采用动态贴近度法,对阜新市细河进行监测点布设。结果表明:已有水质监测点布设不合理;该模型具有放大作用,聚类效果相对明显,优化点具有代表性,可以真实反映细河水质变化动态,同时减少监测工作量。     

基于大气特征污染物的监测布点选址优化研究

针对常规大气环境监测未能对局部特殊污染情况进行表征的缺陷,提出基于特征污染物的监测布点选址优化方法:首先运用综合评分方法筛选区域大气特征污染物,然后建立综合了环境、经济和社会因素的多目标规划模型,并通过模糊层次分析法计算各子目标权重系数,最后应用lingo软件对模型优化求解,得到最优的监测点位布设方案.以南京市仙林地区为案例研究的结果表明,基于大气特征污染物的监测布点多目标模型能够得到较合理的优化点位布局,在3种情景中,选择的最优点位分别为25#、43#, 25#、43#、54#和25#、43#、54#、77#, 为实际大气环境监测优化布点提供科学指导.     

"均值偏差法"在湖泊水质监测点位优化中的应用

以雨山湖连续4年的水质例行监测数据为基础,采用"均值偏差法"为湖泊监测点位优化方法,为雨山湖现有的监测点位进行数字优化分类.将现有10个监测点优化为3个最佳监测点,此例说明"均值偏差法"对监测点位多、数据齐全的湖泊监测点住优化是非常适用的.     

供水管网水质评价方法的探讨及其应用

利用了模糊数学评价模型和综合指数评价模型分别对南方某市部分给水管网水质进行评价。评价结果分析表明,模糊数学评价法具有评价准确性好、操作简单的特点;综合指数法具有评价结果直观、精确度较高的优点。从评价结果上看,综合指数法较模糊数学评价法更为合理。     

枣庄市地表水监测断面评价及优化

为实现地表水监测断面的代表性、合理性、科学性,更好地服务于南水北调工程,根据山东省水环境监测网优化布点的原则及方法,对全市河流监测断面进行了评价和优化,优选出最佳的水质监测点位。     

基于节点水质监测的污水管网破损位置判定方法

提出基于管网检查井水质特征因子监测,并结合管网和污染源地理信息系统,解析污水管段的地下水入渗量和破损程度,以解决逐段物探或流量检测成本高且难以实施的问题.采用安赛蜜作为生活污水的水质特征因子,对安徽省巢湖市某污水厂服务范围（14.4km²）的污水管网系统地下水入渗量进行了空间分布解析,并识别出管网严重破损位置.结果表明：①基于划分管网节点的分段地下水入渗量解析,其总的入渗量解析结果与基于总体水量平衡的解析结果相对误差为21.0%,与典型管段流量监测结果的相对误差为5.4%,表明建立的方法是可靠的;②占污水管网总长0.3%的局部管段,其地下水入渗量占到总入渗水量的23.0%.因此,对局部破损管段进行修复,可以显著降低整个管网系统的破损程度.据此还提出了应用该方法的基本原则.     

污水管网典型混流制区域水量水质波动特征解析

混流制管网区域的入流入渗等问题致使污水水量水质波动较大,这给城市污水系统运行管理带来极大挑战.以某市典型混流制区域为对象,建立基于物联网的多点同步监测平台,重点研究了混流制污水管网的运行特点,识别关键的特征指标和不同情景下的指标变化特征.结果表明,旱流正常液位情景下水量水质日变化规律明显、多点同步性规律较一致;旱流高液位情景下水量水质日变化规律依然存在,但水质多点同步性差异较大;旱流液位、电导率波动特征受季节降雨量变化影响显著,且其主分布区间与季节降雨显著相关.降雨过程对液位变化速率及特征时段内的电导率变化速率分布特征影响较大,高低液位两种情景下液位、电导率对雨量雨型的响应特征差异显著,低液位时电导率响应更灵敏,高液位时液位响应更灵敏.基于旱季雨季分布规律以及降雨过程水量水质变化特征,建立了基于多点同步监测的管网运行参数特征库,为雨污混流管网优化运行管理提供支持.     

模糊数学法在给水管网水质评价中的应用

针对水质评价中存在的评价结果难于量化的问题,利用模糊数学的基本原理,建立了针对给水管网监测水质的模糊评价模型。利用该评价法对某市部分给水管网的监测水质进行了评价。评价结果表明,综合模糊数学评价法具有评价准确性好、操作简单的优点。     

陕西省水资源供求指数和综合干旱指数及其时空分布

识别区域的干旱时空特征对于防旱抗旱具有重要指导意义。论文采用两种方法研究了陕西省干旱时空分布特征并比较了两种方法在应用中的优缺点：其一,考虑社会经济因素对干旱的影响,采用基于水资源供水和需水平衡的陕西省社会经济干旱指标（水资源供求指数）;其二,结合SPI、PDSI和SPEI的特点,运用模糊综合法建立了综合干旱指数。结果表明：陕西省干旱发生频率很高,南北多发生轻微干旱,中部多发生中重度干旱。陕西省干旱在空间上分布差异大,两种方法均表明咸阳、西安、渭南和铜川地区旱情最为严重。在水资源量存在巨大差异的地区,如商洛与榆林,仅用一种类型的干旱指标无法全面体现实际情况,两种方法的结论存在差异：综合干旱指数表明榆林干旱较重,但供求指数为轻旱;商洛供水可满足需水,但综合干旱指数为轻旱。气象干旱指数,在水资源短缺的地区或自然生态系统中,结果更贴近于实际;社会经济干旱指数——水资源供求指数,更适宜用于水资源极其丰富且供水能力强的地区。     

青藏高原典型流域土壤重金属分布特征及其生态风险评价

青藏高原属于环境极端脆弱区和人类活动敏感区,近年来在该区域检测到越来越多的人为干扰.本研究基于甘南"一江三河"和西藏"一江两河"两个流域,分析了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb这7种重金属的空间分布关系及其生态风险.结果表明,甘南"一江三河"流域7种重金属的空间分布呈东部高西部低的特点,平均含量均超过青藏高原背景值,以Cd （4.50倍）和As （2.83倍）较显著,Cd和Pb的高值主要分布在水域、城镇及农村居民用地和工交建设用地;西藏"一江两河"流域7种重金属的空间分布呈沿江一线重金属含量较低、高海拔地区重金属含量较高的特点,Ni、Zn、As和Cd的平均含量超过青藏高原背景值,以Cd （3.13倍）较显著,Cd的高值主要分布在水域覆盖区.地累积指数法和潜在生态风险指数法表明,在甘南"一江三河"流域以As和Cd的污染程度较高,且在水域覆盖区潜在生态风险最高;西藏"一江两河"流域以Cd的污染程度较高,水域覆盖区潜在生态风险最高.本研究对青藏高原不同土地利用方式下土壤环境保护和可持续开发利用具有指导意义.     

基于水资源供需平衡机制的安徽省干旱时空分布

基于目前大多数干旱研究偏于气象、水文和农业干旱,不能较好地反映供求矛盾,论文根据水资源供需成因的旱情评价方法,对安徽省2001-2005年的旱情时空分布进行了综合分析。研究发现,在时间上,安徽省2001和2005两年同为中度干旱,但差别甚大,平水年份的2005年的旱情等级数(Drought Index,DI)(1.485 9)却远高于偏枯的2001年(DI 0.890 9);在空间上,平水年份的2005年总体为中度干旱,但各地市区域差异明显,经济发展水平较高、用水量大的城市干旱严重(如合肥、淮南、马鞍山、芜湖市等)。淮北(DI -0.146 1,无旱)与芜湖(DI 2.466 2,严重干旱)两市水资源自然量和人口数量都相当,但旱情迥异。研究发现,造成上述旱情差异的根本原因是由于社会经济发展水平的差异而引起的水资源供需量的巨大差别。研究认为,在现代的社会背景下,单独的气象干旱、农业干旱和水文干旱已不能全面反映旱情状况,而社会经济干旱对旱情的描述更为直观,采用水资源供需平衡机制对旱情的评价也更符合实际。     

单因子标识指数法在浑河抚顺段水质评价中的应用

经济的快速发展给水环境带来巨大压力,水质评价对于制定水环境政策具有重要意义。常见的水环境评价方法大多不能对水体污染程度给出直观判断,且无法进一步区分劣五类水质的污染轻重。文章选用单因子标识指数法,以沈阳经济区典型城市抚顺为研究对象,以溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和生化需氧量为考察指标评价浑河抚顺段水质。结果显示,溶解氧、高锰酸盐指数沿程均达到水环境功能区标准;氨氮、总磷除St2点位达标外,其余监测点位均超标;生化需氧量全程为劣五类水质。通过单因子标识指数值不仅直观地看出浑河抚顺段各个监测指标是否达到相应水环境功能区标准,还直观地看出未达标指标的超标程度。对于劣五类水质,单因子标识指数值区分出了超过五类标准的程度。     

城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例

在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度,使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标;提取公园的周长、面积,并计算融合指数作为公园组成指标,在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究,发现公园的面积为26hm²、周长阈值为3600m,公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率,超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系,融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系,不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值,融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率,充分发挥公园的冷岛效应.     

湿润区湖泊流域水资源可持续发展评价方法

社会经济发展导致湖泊富营养化、水生态系统破坏和水资源开发失衡,最终反馈人类且制约着社会经济持续发展。鉴于此,论文在对湿润区湖泊流域系统分析的基础上,提出了湿润区湖泊流域水资源可持续发展的4个关键点与4个层次,并采用DPSIR框架对应地确定了基本原则和“3类2方面25指标”的指标体系,进而建立了模糊模式识别评价模型。该方法用于定量评价四川邛海流域及其3个子区域的2001年、2005年、2010年和2015年的水资源可持续发展程度。案例结果表明:在同区域不同时期,各区域的湖泊流域水资源可持续发展程度总体趋势都是逐步上升,识别出来的相对重要的指标为富营养化程度/水质、森林覆盖率、地下水开采程度、污水处理率和农业灌溉水系数;在同期不同区域呈现出邛海流域≥西昌>昭觉>喜德的状况,且之间的差异随时间逐步扩大,对于此类评价,其相对重要的指标集中在富营养化程度/水质、森林覆盖率、地下水开采程度、水土流失面积比例、人口密度和人民健康程度。     

干旱区旅游业用水供需适配性评价模型及应用——以中国新疆为例

干旱区旅游业在促进区域社会经济发展的同时,也加剧了地区的水资源供需矛盾。针对中国干旱区水资源禀赋及旅游产业的特点,提出干旱区旅游业用水供需适配性评价模型。按照旅游业产值对地区生产总值贡献率、旅游业从业人员占地区就业人员比例、地区水资源禀赋约束等指标,构建综合测算干旱区旅游业用水供给量测算模型;从旅游“食、住、行、游、娱、购”全要素视角,建立由餐饮水足迹、住宿水足迹、能源水足迹、游览水足迹、购物水足迹等账户组成的旅游业用水需求量测算模型;针对“供给”与“需求”水量的数量关系,利用组合分析方法,构建旅游业用水供需适配性程度指数评价模型,并设定评价阈值,测算干旱区旅游业用水供给与需求适配性程度的评价等级。实证分析了新疆2025年旅游业用水供需适配性程度,得出结论：为使旅游业用水维持在“供需基本平衡”或“供需平衡”的状态,新疆旅游业规模最高发展速度应在15%以内,同时新疆政府必须保持社会用水量年均节水率在0.95%及以上;而如某年发生突发性事件,则其之后年份的旅游业规模发展速度可放宽至20%。     

测定高氯废水CODcr的方法探讨——硫酸汞添加法

化学需氧量是评价水体中有机物污染的重要指标,通常采用CODcr来表示。在其测定过程中氯离子是影响结果准确性的重要因素。由于氯离子的干扰,高氯废水中化学需氧量测定误差较大,尤其对于高氯低化学需氧量的水样,其干扰更为严重。本文对高氯废水化学需氧量的测定方法以及原理进行了阐述,针对不同范围的化学需氧量,对应采用高浓度重铬酸钾氧化法、低浓度重铬酸钾氧化法来测定,最终确定了一种最直接、简便、准确的方法-硫酸汞添加法来测定高氯废水的CODcr。     

考虑随机降雨预测的区域水期权交易动态定价机制研究——以广东省为例

水期权交易旨在解决水资源时空分布不均的问题,伴随着全球气候的变化,降雨量已成为影响水资源时空分布不均的重要因素。本文运用马尔科夫链进行降雨状态的划分和预测,在降雨量预测的基础上进行水期权交易相关费用的确定;将降雨量指标的预测结果融入到水期权最终交易价格的确定中,运用改进的Black-Scholes期权定价模型结合降雨量预测结果,确定水期权交易的权利金;最后运用扩展性线性支出模型进行计算结果的合理性检验,证明模型所确定的交易价格的合理性。本文以广东省为例进行案例分析,验证了将降雨量指标融入到水期权交易中的必要性,以及模型所确定的水期权交易相关费用的合理性,证明了波动水价相对于阶梯水价的优越性。考虑降雨量的水期权交易充分体现了水市场的供需关系,提高了我国水期权交易定价的科学性。     

地表饮用水源地安全指数及快速评价方法

饮用水水源保护是关系国计民生的重大问题,水源地安全监测与评价是进行水源地保护的基础,通常采用的‘自下而上’的调查监测方式,时效性不强并且工作量大。结合遥感数据的时空分辨率高、覆盖面积大、获取数据便捷的特点,文章提出的地表水源地的安全指数,从利用地表水体监测数据与遥感数据各自优势的角度出发,实现对水源地进行快速动态监测。通过对地表水源地的水质、水量、水环境、环境安全监管等四个方面进行监测,构建指标体系,运用模糊数学和层次分析方法,基于水源地安全评价指数对水源地安全进行全面评价,实现对水源地全面及时的监测,为管理工作提供依据。并且,本方案在了解水源地整体安全性的基础上,可以进一步掌握水源地的安全隐患,从而制定合理措施对水源地进行有效保护。最后以密云水库水源地流域为例进行了方法验证。