复杂水环境模拟研究与发展趋势

从水质变化过程、水体空间维度和边界条件三个方面简要回顾了水环境模拟的研究与发展进程。介绍了目前国内外广泛应用的综合性水质模型软件：QUAL2E/2K、CE-QUAL-RIV1、MIKE11、CE-QUAL-W2、MIKE21、Delft3D、WASP、EFDC、BASINS、WARMF、SMS的特点和适用范围,重点讨论了EFDC和WASP集成应用于复杂水环境模拟的优势。对复杂水环境模拟的发展趋势进行了展望。     

一九八七年国外主要地学会议

<正> 时 间 名 称 地 点1月 陨石学和早期太阳系会议 美国5—9日 METEORITES AND THE 亚利桑那EARLY SOLAR SYSTEM 图森(Conference)8—10日 海洋盆地岩浆作用会议 英国MAGMATISM IN THE 莱斯特OCEAN BASINS(Meeting)     

喷淋塔氨法脱硫正四价硫氧化数学模型研究

针对目前氨法烟气脱硫正四价硫S(Ⅳ)氧化系统的设计和运行主要依赖于经验,容易造成系统运行不稳定、投资及运行成本高等不足,本文结合S(Ⅳ)氧化动力学研究,建立喷淋塔氨法脱硫S(Ⅳ)氧化系统的数学模型.该模型能够计算不同浆液pH值、总硫浓度、空气量和停留时间等条件下S(Ⅳ)的氧化率.利用该模型对喷淋塔氨法脱硫实验系统中S(Ⅳ)的氧化过程进行了模拟,并将计算结果与实验值进行了对比.结果表明,模型计算值和实验值能够较好的吻合,二者之间的误差小于±20%.该模型对喷淋塔氨法脱硫S(Ⅳ)氧化系统的优化设计和运行具有较强的理论指导价值.     

基于PNGV模型的锂离子电池荷电状态估计

目的 提升不同老化情况下的锂离子电池荷电状态(SOC)估计精度。方法 基于PNGV模型(Partnership for a New Generation of Vehicles)，对锂离子电池SOC进行估计。首先通过双线性变换对PNGV模型进行离散化，采用带有遗忘因子的递归最小二乘法(FFRLS)，对电池模型参数进行在线辨识，利用卡尔曼滤波(EKF)算法进行SOC估计，并通过动态工况验证SOC估计精度。结果 以多种误差指标考察不同循环下的试验数据，在不同电池老化状态下具有较好的预测精度。相比基于Thevenin模型的算法，基于PNGV模型的算法可以将SOC平均绝对误差减少约60%，同时也可以将SOC估计最大绝对误差波动范围降低53.8%。结论 本算法引入PNGV模型后，解决了基于Thevenin模型算法误差大、不稳定的问题，提升了动力电池系统在不同老化环境下的适应性。     

旅游景区(点)系统空间结构随机聚集分形研究——以南京市旅游景区(点)系统为例

根据旅游景区(点)系统自组织演化的特征,以南京市旅游景区(点)系统为例,采用随机聚集分形的方法对其空间结构进行了研究。认为景区(点)系统的演化类似于有限扩散集团凝聚模型,得出景区(点)系统空间结构是分形的,具有比较明显的随机聚集分形结构,在不同的地理区域上表现为不同的系统演化时段,空间结构上的向心性作用也有强弱之分,从系统的聚集中心向四周是景点密度衰减的。指出随机聚集维数的测算与分析是景区(点)系统空间结构自组织优化趋势的判据,同时提供了优化的途径。     

基于前向神经网络的广义环境系统评价普适模型

为了建立由水环境、空气环境、生态环境、水资源环境、灾害环境、遥感环境、社会经济环境等不同环境系统组成的广义环境系统评价都能普适、通用的神经网络模型,针对BP神经网络因收敛速度慢、易于陷入局部极值而使实用性受限的缺陷,提出以双极性sigmoid函数作为网络隐层节点(神经元)的激活函数,而网络输出为所有隐层节点输出的线性求和的前向神经网络的广义环境系统评价模型.在设置广义环境系统指标参照值和指标值规范变换式,并对指标值进行规范变换的基础上,分别构建了适用于广义环境系统评价的任意2个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(2)结构)和任意3个指标规范值的前向神经网模型(NV-FNN(3)结构).而对于指标较多的广义环境系统评价,只要将多指标分解为以上2个指标和3个指标的两种简单结构的前向神经网络的广义环境系统评价模型的组合表示即可.理论分析和实例检验结果表明:该模型对任意广义环境系统的规范指标值皆普适、通用,因而使不同环境系统的评价变得简洁、统一.规范变换和优化算法相结合的建模思想和方法对简化广义环境系统评价的多元回归、投影寻踪回归、回归支持向量机和径向基神经网络建模亦有借鉴和启迪作用.     

HAZOP、LOPA和CFD分析方法在海上平台中的应用

以某海上采油平台为例,将危险与可操作性分析(HAZOP)与保护层分析(LOP A)、计算流体力学(CFD)分析方法相结合对三相分离器工艺系统进行分析,在HAZOP分析基础上对保护措施进行独立保护层分析,建立平台三维数值模型进一步量化计算保护层的有效性,对不同泄漏部位、方向、速率等的事故场景进行CFD模拟,得出不同布点位置的可燃气探测器响应数据,对保护层的有效性进行定量分析,提高了风险评估结论的准确性.     

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

西安城市生活需水量预测

本文根据西安市过去若干年生活用水量的统计资料，分别采用一元线性回归、生长曲线、G(1，1)灰色系统模型和人均综合生活用水定额法对西安2010、2015年城市生活需水量进行预测，并对各种方法的预测结果进行分析比较，认为生长曲线模型的预测结果比较合理，确定西安2010、2015年城市生活需水量分别为3．4658亿m^3、3．6964亿m^3。     

基于pso-SVM的废水厌氧处理过程软测量模型

由于厌氧消化过程的复杂性和厌氧菌的敏感性,保持厌氧消化体系的稳定和高效性是比较困难的.本文在实验室采用IC反应器构建了一套厌氧废水处理系统处理人工合成废水,基于支持向量机(SVM)提出了一种预测废水厌氧处理系统出水挥发性脂肪酸(VFA)浓度和COD去除率的软测量模型.为了提高模型的精确性和鲁棒性,加入pso算法(粒子群算法)优化SVM模型,并引入了分类策略对元数据集进行有效分类.仿真结果表明,基于pso-SVM模型的软测量模型对厌氧废水处理系统出水VFA浓度和COD去除率具有较好的预测能力,模型预测系统COD去除率及出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为65.86%、85.25%;加入分类策略后,元数据集分成两类,模型预测系统COD去除率测试样本数据相关系数分别为92.34%、83.41%;模型预测系统出水总VFA浓度测试样本数据相关系数分别为99.14%、99.59%,系统预测精度明显提高.引入分类策略对元数据集进行有效分类,基于pso-SVM的软测量模型可为监控、优化和理解厌氧消化过程提供指导.     

Estimation of runoff and sediment yield in the Redrock Creek watershed using AnnAGNPS and GIS

Sediment has been identified as a significant threat to water quality and channel clogging that in turn may lead to river flooding. With the increasing awareness of the impairment from sediment to water bodies in a watershed, identifying the locations of the major sediment sources and reducing the sediment through management practices will be important for an effective watershed management. The annualized agricultural non-point sourcepollution(AnnAGNPS) model and newly developed GIS interface for it were applied in a small agricultural watershed, Redrock Creek watershed, Kansas, in this pilot study for exploring the effectiveness of using this model as a management tool. The calibrated model appropriately simulated monthly runoff and sediment yield through the practices in this study and potentially suggested the ways of sediment reduction through evaluating the changes of land use and field operation in the model for the purpose of watershed management.     

流域水质目标管理的风险识别与对策研究

以水质目标为约束和核心的管理将逐步完善、补充和强化当前的总量控制模式,成为我国中长期流域水环境管理的重要内容.流域水质目标管理是一个"响应→调控"并不断反馈调整的过程,但由于流域系统的非线性和不确定性,流域污染减排并不能完全确保水质目标的实现.本文将这种由不确定性而引致的流域水质目标的不完全可达性界定为风险,并在分析流域水质目标管理框架思路的基础上,识别并实证了水质目标管理中的主要风险来源,主要包括:1在"响应"层面,由于水质响应与负荷削减等措施间的非线性、时滞性、指标不协同等不对应关系带来的风险;2在"调控"层面,由于水环境管理缺乏适应性的调控和反馈机制而产生的水质达标风险.在此基础上,提出了流域水质目标风险管理的转变途径及其定量表征方法,以期为流域水质目标风险管理提供借鉴.     

基于SPARROW模型的面源污染模拟研究进展

随着点源污染的有效控制,面源污染逐渐成为我国水环境治理亟须解决的问题。但是,由于面源污染物的来源及其传输过程难于监测,因此需要使用模型模拟的方法进行评估分析。对面源污染模拟常用的统计模型方法和机理模型方法的分析比较发现,空间属性回归模型(SPAtially referenced regressions on watershed attributes,SPARROW)在利用统计学方法的同时,考虑了简单的水文传输过程,是一种介于简单统计模型与复杂机理模型之间的实用模型模拟方法。通过对该模型在污染溯源模拟与分析、流域变化预测分析和管理措施评估等方面的综述,得出结论如下:1) SPARROW模型模拟所需的数据相对较少,难度适中,十分符合我国流域人为干扰严重且监测数据相对不足的管理特点;2) SPARROW模型以空间模拟为主,可以基于目标水体的污染物负荷对上游流域的污染贡献进行溯源分析,并为面源污染的模拟研究提供技术支持。3) SPARROW模型可以在不确定性分析、时间分辨率和空间差异性等方面进行优化改进,进而实现更为广泛的应用。     

流域管理的形成、特征及发展趋势

流域管理是一门新兴学科,是以流域为尺度,统筹流域资源管理、保护和利用的管理体系,也是为实现科学、可持续发展和生态文明建设而发展出的管理科学的研究方向. 深入剖析了流域管理概念的形成与发展,总结了水资源统一管理、水质目标控制管理和综合统一管理3种管理模式的管理目标、特点和不足,并指出现代流域管理应形成流域-区域-控制单元-污染源多层次一体化的污染控制目标体系;论述了我国流域管理的实践与发展过程,结合辽河流域管理实践,阐述了未来流域管理呈现管理手段的智能化、管理方式的生态化、管理机制的一体化的发展趋势.      

小流域综合治理新设计研究——猪沼果模式

近年来,小流域综合治理的主旨思想改变了,其工作重心在于巩固和发展治理开发的成果,提升综合治理的科技含量,增加治理带来的经济效益。于是将小流域的治理与生产联系起来成为了当前科研人员的研究方向。文章对目前部分地区大力推广的"猪-沼-果"模式在小流域治理方面的概念、发展及综合效益等方面做了一些综述。总的来说,猪沼果模式能够增加农村的能源,增加农民收入,并保护绿植,促进小流域治理。     

组合赋权法确定清河流域总量减排绩效评估指标权重

运用组合赋权法确定评价指标权重,是保证流域总量减排绩效评估结果合理、可靠的关键。通过对基于主观判断的层次分析法和依赖客观数据的均方差法的综合分析,构建了组合赋权模型。并将其应用于辽宁省清河流域的总量减排绩效评估指标权重的确定。结果表明,资金投入、水质和点源污染等几项指标权重较大,即对清河流域总量减排绩效管理影响严重。而组合赋权法能够综合考虑主观和客观因素对赋权结果的影响,避免了单一方法确定权重存在的局限性,为流域总量减排绩效评估提供了一种新的思路。     

流域水质管理优化决策模型研究

针对目前流域水污染难以有效控制的局面,依据已有的流域水文、水动力、水质、水生态相关机理模拟模型的研究,在考虑了流域社会经济发展条件的基础上,构建了流域水质管理优化决策模型框架体系.基于该框架体系,本文从简单流域系统优化模型、模拟与优化联合模型和时空尺度复杂优化模型3个方面对流域优化决策模型的研究发展历程进行综述,并指出其各自在发展过程中所出现的问题.最后,提出了优化决策模型面临的瓶颈问题,并从模型结构简化和适应性管理两个方面提出了相关的解决思路.     

基于流域管理的土地利用研究与应用

研究流域中的土地利用,目的是通过分析不同的土地利用方式对流域生态环境的影响,探讨流域中合理的土地利用方式,从而有效地指导流域管理的实施。本文从研究的主要内容、方法与技术手段以及土地利用在流域管理中的具体应用等方面分别加以阐述,探讨了土地利用研究在流域管理中的积极意义。在总结国内外流域内土地利用管理经验的基础上,提出了土地利用规划必须做到经济效益、生态效益与社会效益三者统一,流域土地利用规划可以在遵循基本步骤的原则下,大胆借鉴外国成功经验,结合我国流域的特点,切实地做到流域资源的可持续发展。     

抚仙湖流域负荷削减的水质风险分析

以抚仙湖为研究对象,基于三维水动力-水质模型EFDC平台,开发了EFDC-神经网络(NN)耦合模型;并选用30d移动平均值为解译方式核算抚仙湖在不同风险下的流域负荷削减(TMDL).结果表明,对于100%的达标频度,为了达到I类水质,TP允许增加14%~18%,COD允许增加9%~11%,但TN需要削减13%~14%.如果放松对达标频度的要求,污染负荷将允许相应地增加.研究结果可为流域管理依据不同的风险与管理费用偏好实施流域削减提供基础.     

SPARROW模型在水环境管理中的应用及发展趋势

模型是研究水环境变化、进行水环境管理的重要工具.SPARROW（spatially referenced regressions on watershed attributes）是一个基于质量平衡方法将监测数据与流域特征和污染物来源信息相关联的非线性流域回归模型,具有数据需求量少、结构透明、普适性强等优点.为深刻理解SPARROW模型在水环境管理中的应用现状及未来发展趋势,笔者对SPARROW模型的原理以及其在营养物背景浓度模拟、水质评价、水质目标管理、气候变化对水环境影响等方面应用的国内外研究现状进行了系统梳理.结果表明:①通过选择合适的参考点,SPARROW模型可以有效模拟流域背景营养物通量和浓度,为流域水质标准的制定提供参照依据.②SPARROW模型可将营养物监测获得的数据信息外推至未监测区域,在水质监测数据数量有限的情况下进行水质评价.③SPARROW模型可模拟不同土地使用条件、资源管理等情境下河流营养物负荷,为水质的管理与决策提供支撑.④气候变化情景下,基于SPARROW模型进行气候变化对水环境影响的研究可以支撑水环境管理方案的制定,以应对未来气候变化导致的营养物输出增加.针对SPARROW模型目前在应用中存在的问题进行了分析与讨论,建议未来在应用SPARROW模型时,加强以下几个方面的研究:①进一步开发高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、氨氮等相关模块;②将SPARROW模型与机器学习模型相结合,提高量化模型参数的能力,使模型更好地应用于不同尺度、不同流域的水质相关研究.