流域污染负荷水质响应的时空数值源解析方法研究

以目前广泛应用的环境流体动力学模型EFDC为平台,构建时空数值源解析方法,理论上可以得到任意时刻任意空间点位污染物的来源构成.其原理是考虑水质模型的微分方程,直接对每个污染负荷再微分,从而将原来1个微分方程变为关于每个污染源的微分方程组,然后联立以EFDC的水动力模型求解,得到每个源对每个时空点的贡献.概化的抚仙湖模型作为数值案例用以验证方法.时空数值源解析的结果与传统扰动方法的结果几乎重合,验证了时空数值源解析方法的正确性.另一方面,数值案例中存在34个独立的污染源,扰动法则需要35次模拟,而时空数值源解析方法的结果通过单次模拟就可得到,说明时空数值源解析方法具有明显的计算效率优势.而通过对结果的进一步分析可以发现,时空数值源解析方法可以提供更精确的源贡献的动态描述.     

水质模型与CMB相耦合的河流污染源源解析技术

开发了水质模型与化学质量平衡模型(CMB)相耦合的河流污染源源解析技术,用于解析上游断面、直排工业源、支流源和未知源对河流受体断面的污染贡献。该技术可解析具体污染源对环境受体的相对贡献率和绝对贡献值,并附有诊断指标以判断拟合结果的优劣。利用开发出的源解析模型对山东省小清河主要断面进行了解析,发现解析结果与实际情况相符且满足诊断指标要求。扩散模型与受体模型的有机结合,提高了解析结果与实际情况的符合程度。     

非点源水质模型研究

在国营农场具有完善灌溉条件下,运用静态的Streeter-Phelps模型研究了污染物质在排水支水沟(或河流)中的迁移变化规律,推导出适合农场面源的水质模型。     

大型浅水湖泊水质模型边界负荷敏感性分析

为探究太湖水质对外源负荷削减的时空响应分异性,阐明不同入湖水量和污染来源条件下对应的外源削减侧重点,基于EFDC模型构建太湖水质模型,将太湖入湖边界划分为7组,以COD和氨氮为输出目标,采用局部敏感性分析方法进行太湖水质边界敏感性分析.结果 表明,各湖区的COD和氨氮改善响应特点为自削减边界向外围递减,边界敏感性指数均...     

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.     

示踪实验确定河流纵向离散系数的单纯形加速法

应用单纯形加速法结合实例求出福建闽江干流富屯溪洋口段纵向离散系数ＤＬ＝２．６２ｍ＾３／ｓ。研究结果表明,该法用于估计非线性模型参数优于“非线性逼近法”。由于单纯形法寻优过程不需要计算目标函数的偏导数,不受模型复杂程度的限制,因而计算简便,可广泛应用于环境,生态模型的拟合和参数估计。     

不确定性方法耦合水质模型研究综述

水质模型是模拟和预测水体中污染物迁移和转化的重要工具.水质模型作为水环境保护的有效工具,已经广泛应用于环境污染控制和水质规划管理中.详细清晰地阐述了水质模型的研究进展、几种常用的确定性水质模型的特点及适用范围、在模型构建的过程中产生的不确定性的研究方法、模型结构的不确定性研究方法以及不确定性方法与水质模型耦合的研究现状,并说明了水质模型未来的研究方向和发展趋势包括:加强对模型的不确定进行数学描述与评价,在模型构建过程中,各种不确定性方法应相互渗透;将不确定性研究方法与传统的水质模型进行耦合,构建各种不确定性水质模型的多样化、复杂化、耦合化;将水质模型与“3S”技术结合,使应用水质模型实时、动态的反应水质变化成为可能.     

考虑面源污染的农业开发流域生态安全评价研究

随着农业开发的进程,流域生态安全会发生相应变化,在考虑面源污染的基础上,以挠力河为例开展该研究.该流域14年来的土地利用类型发生较大变迁,耕作方式改变,破坏了流域的生态安全,同时大量农药化肥的使用,使得大量氮、磷为主的营养污染物引发农业面源污染,面源污染将成为生态安全评价的一项重要指标.为了对农业面源污染进行量化,对生境质量进行直观评价,考虑面源污染做出流域生态安全的变化评估,选取SWAT模型和InVEST模型（生态系统服务和交易的综合评估模型）,同时考虑面源污染及生境质量,对比挠力河流域2000年、2006年、2014年三个年份的生态安全变化.根据输出结果,分析时空变化模式,得到氮磷负荷、生态环境质量对时空变化的响应,讨论提出有效的防控建议.     

水质模型,生态模型及计算机模型软件

本文系统地介绍了有关水环境主要的形态模型，表面络合模型，点源和非点源污染模及其计算机模型软件，并着重阐述了生态模型的发展及应用等。     

东北黑土区典型地域耕地生态退化时空分异——以富锦市为例

耕地生态退化严重威胁黑土区耕地的可持续利用,明确其时空分异规律是提高黑土耕地产能实现农业可持续发展的重要科学命题。以东北黑土区典型地域富锦市为研究区,立足于耕地外部扰动变化所引发的环境胁迫与生态恢复,利用遥感驱动的多源环境胁迫监测模型、改进的CRITIC模型、优化的InVEST模型,明确二者间的作用结果,揭示研究区2000—2020年耕地生态退化的时空分异规律。研究结果表明：（1）研究区耕地外源环境胁迫强度整体偏低,呈现出以东部、西部、北部高,中部、南部低为主基调的时空分异格局;（2）研究区耕地內源生态恢复强度高于胁迫强度,表现出以西部—东部—中部梯度衰减的时空分异格局;（3）研究区共有968.12 km²耕地发生生态退化,展现出以团块状集中分布在研究区东部和中部,零星分布在其他区域的空间分异格局。研究明晰了多源环境胁迫/多源生态恢复之间的交互效应,实现了各耕地图斑对多种环境胁迫力和生态恢复力的动态敏感度测算,进一步刻画出了生态退化过程,测度结果与现实耕地利用强度吻合,为准确诊断黑土区耕地生态退化提供了理论参考和技术支撑。     

Plug-flow/dispersion model of longitudinal dispersion

A modified Fickian plug-flow/dispersion model (P/D model) is developed in this study. In P/D model, the flow process is divided into two belts, plug flow belt and dispersion belt. P/D model is very similar to Fickian model and rather perfect. The prediction by P/D model can be always consistent with experimental data in river, flume, and pond, even though the data are much skew. Therefore, P/D model is better than Fickian model and other dispersion models.     

A micro-scale dispersion model for motor vehicle exhaust gas in urban areas—OMG volume-source model

A micro-scale dispersion model is presented for estimating the concentration of pollutants from motor vehicle exhaust gas within an area extending 200 m from the side of the road in an urban area. The initial mixing of pollutants in a street canyon is modeled as a volume source employing an analytical solution to the Fickian diffusion equation.Parameters for the model were determined based on data from experiments performed at five locations in Osaka. In the experiments, SF₆ was released as a tracer gas. The height for wind speed measurements for use as the advection speed of the plume was determined from an analysis of the flux of SF₆. The eddy diffusivities in the vertical and lateral directions were derived from statistics of the turbulent velocity fluctuations of the air. The sensitivity analysis of the model revealed that proper characterization of the thickness of the volume source is essential for proper estimation of the concentration of pollutants.     

大气颗粒物混合尘溯源解析新方法

针对采用化学质量平衡模型(CMB)进行大气颗粒物源解析时,混合尘源由于与单一尘源存在严重共线性而不能代入模型的问题,首先对混合尘进行源解析,根据解析结果将混合尘分拆为对应的单一尘源,然后与原有的单一尘源共同代入CMB进行源解析,提出了大气颗粒物混合尘溯源解析新方法.将混合尘溯源解析新方法应用于某市的大气颗粒物尘源解析,得到扬尘的贡献率为28.75%,较二重源解析技术的46.3%和二重源解析技术改进方法的38.38%都要低,表明新方法更好地解决了共线源代入CMB出现的问题.受体元素计算值与测量值的比值较二重源解析技术改进方法有更多元素接近1,表明新方法建立的模型更加合理.     

双衬层填埋场层状介质模型的建立

通过对危险废物填埋场结构及电学特性的分析,将双衬层填埋场看作水平方向为无穷大的5层介质空间. 漏洞电流对周围空间电势分布的影响可等效为位于电流流入端的负电流源和位于电流流出端的正电流源对周围空间电势分布的影响. 并且在对主、次防渗层进行检测的同时,对检测层中的电势分布进行了正演解析. 检测层任意一点的感应电势为HDPE膜两侧供电电极产生的感应电势与漏洞电流产生的感应电势的叠加. 试验结果证明,模型的理论值与试验值基本吻合.      

基于GIS的溶解态氮磷负荷模型研究

为了研究妫水河流域的氮磷非点源污染来源,在官厅水库周围进行了野外人工降雨实验,结果表明,氮磷输移率与径流量具有很好的相关性,溶解态氮、磷的平均相关系数分别是0.997 8和0.988 9,因此提出了新的溶解态氮磷负荷模型.从妫水河流域的土壤图、土地利用图中提取地理信息,以数字高程模型为依据,应用新模型研究了妫水河流域溶解态氮污染负荷的空间分布。结果表明,溶解态氮主要来自水浇平地,其次是低山和丘陵.     

芹菜面源污染防治种植模式综合效益评估

采用问卷调查、层次分析、专家咨询等方法,构建了综合考虑经济效益、产品品质和环境效益3个方面共包括12项指标的芹菜面源污染防治种植模式综合效益评估指标体系,应用该指标体系在巢湖流域开展了由不同施肥方式、是否施用松土促根剂和生物基膜等单项技术组合的不同面源污染防治种植模式效益评估的实证研究。结果表明:经济效益表现最好的是减量施肥+松土促根剂模式,产品品质效益最优的是减量施肥模式,环境效益最好的是有机无机肥混施+松土促根剂+生物基膜模式,综合效益最好的是有机无机肥混施+松土促根剂+生物基膜模式。采用减量施肥和有机无机肥混施模式,同时配合松土促根剂和生物基膜的技术组合可有效提高综合效益。     

垂直切变风场中大气污染物输送扩散的分层模式

应用分层处理法,将大气边界层中水平流场有明显转折的层次定为分界层,建立了污染物输送扩散的分层模式。研究结果表明,当上、下层流场一致时,本模式的解与传统模式基本一致。而当上、下层风向不一致时,污染物的横向散布范围被加大,地面污染轴线将随着距离增加逐渐向下层风的下风向偏移。     

用三维平流扩散模式预测滇池地区氟化物污染

根据包含有PBL湍流统计量的三维物质连续方程,作者设计了一个同时考虑大气参数的时空(三维)变化、多个连续污染源、线性的化学转化和迁移以及复杂地形影响的三维平流扩散模式,并将滇池地区整个PBL内连续实测的湍流统计量、拉氏时间尺度、中尺度流场和混合层厚度直接输入模式,对山谷风、湖陆风和城市热岛(昆明市)中尺度局地环流控制下的氟化氢浓度的日变化作了预测。结果表明,在输入同一资料情况下,预测的结果与实测值大体上一致。     

应用照相法估算高架点源的污染物浓度

应用流体力学基本原理，导出了烟流扩散新模式，讨论了利用照相法估算烟流污染物浓度的方法及步骤，以高架点源烟流扩散为例，应用新模式结合照相法估算烟流污染物浓度，并与利用高斯模式计算的烟流污染物浓度进行比较，结果表明两者吻合较好．     

石化罐区挥发性有机物源强反演技术的研究

石化企业是国民经济的支柱,亦是重大的污染排放源,其中大气污染以VOCs为主,而石化罐区是石化企业最常用的生产装置,研究石化罐区VOCs的核算具有重要的意义。同时,遥感傅里叶变换红外光谱技术以独特的优势,被广泛地应用于大气环境监测中,国内外一些研究学者试图将遥感傅里叶红外光谱技术与VOCs源强反演技术相结合,开发一条VOCs源强核算的新路。基于我国石化罐区的实际情况,提出了一种以遥感傅里叶变换红外光谱技术为监测手段,以石化罐区VOCs源强反演技术-扩散模式反推法为理论基础的石化罐区无组织排放VOCs源强反演的新方法,并介绍了其相关的研究理论、研究方法、研究进展,以及目前所存在的问题,为VOCs源强反演提供了一种新思路。