SWAT模型在三峡库区流域非点源污染模拟的适用性研究

将SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究,对其进行适用性评价及模拟应用分析。模型校验采用的是2002—2008年的水文月数据及水质水期数据,径流模拟效果最好,评价指标ENS(Nash-Suttclife Efficiency)均在0.9以上;泥沙模拟评价指标ENS在0.46~0.9;营养盐模拟评价指标ENS个别出现了<0.36的情况,但总体模拟效果满足要求。应用SWAT模型对库区降水与地表产流、产沙、营养盐负荷进行了研究。结果表明:库区地表产流与降水的相关性趋势最好;地表产沙与产流、降水的总体趋势一致,但偶尔出现4、5月份地表产沙先于产流出现峰值的情况,这可能是由于春耕对地表扰动后又逢较强降水引起的水土流失;营养盐污染负荷尤其是TP的峰值趋势与地表产流相比,更接近地表产沙趋势。本文还对库区不同土地利用类型的污染负荷做了分析,得到各类土地利用类型的年均污染负荷总量排序及单位面积污染负荷,再次验证了SWAT模型在三峡库区流域的适用性。根据分析结果,库区耕地为非点源污染产出的主要源头,可将耕地耕种措施转变及土地利用类型转换作为库区非点源污染削减的重要手段。     

广东省典型流域突发水污染事件风险评估技术及其应用

为了探索一种适合广东省流域环境风险特征的评估技术,以解决"多源-多受体-多影响"大尺度评估难题,并提出有效措施防范突发水污染事件。以"相对风险评估"为核心,统计分析近4年广东省突发水污染历史事件,总结流域风险特征,构建评估概念模型;提出不同情境下评估单元划分方法,应用评分法和矩阵法进一步优化环境风险要素量化过程,尤其是面源;引入水质模型和Arc GIS空间分析技术,确定风险要素间的相互作用关系,提高了方法的科学性。重点以揭阳引榕干渠流域为例开展实践应用,4.5%的相对误差一定程度上验证了方法的有效性和稳定性。流域环境风险总体分布为下游最高、中游次之、上游最低,沿水流方向风险累积性和传递性明显。暴雨条件下上游高浓度来水和第一水厂取水口是风险重点管理对象,评价终点应优先关注人员安全和生态安全,风险分区防范重在减缓危害性和降低脆弱性。     

沱江流域成都段水环境系统预警研究

为了给区域水环境风险管理提供风险起因、发生概率、影响过程、后果等直接信息,以沱江流域成都段为例,开展了流域水环境系统预警定量研究.在前期大量现场调研、预测及水环境容量核算的基础上,采用距离指数-层次法对该流域成都段水环境系统进行现状评价,得出沱江流域成都段水环境系统2006年综合指数为0.502,处于不良状态和缓慢恶化之间;而后运用系统动力学方法对水环境系统4个代表指标进行预警,得出在综合对策发展条件下2010年该流域水环境系统安全能力指数为0.28,处于安全与不良状态之间.     

三峡库区典型排污口河段污染物扩散降解特性研究

为减轻三峡库区长寿—涪陵段水环境污染,改善区域水质,建立了以水动力-水质模型为基础的区域关键排污口的筛选分析方法。采用三维数值模型EFDC对研究区域内污染物的超标面积进行模拟计算,并对污染物扩散降解特性进行分析,利用单位污染物负荷超标面积分析不同排污口污染物迁移扩散的差异,进行流域重点排污口的分析筛选。从改善整体河流水质出发,分析了各排污口位置的合理性。结果表明,支流回水区内排污口的混合区面积比干流河段处排污口要大,顺直江段处的排污口的混合区面积较弯段内侧处排污口要小。排污口应选在流速和水深较大的顺直河段,避免选择支流回水区。     

基于虚拟技术的三峡库区应急救援系统

三峡大坝蓄水后水质和生态环境安全的威胁加大。笔者基于对库区蓄水后水质状况的分析,将虚拟技术应用到三峡库区应急救援系统的设计中,提出了基于虚拟技术的应急响应流程,建立系统数据库和实时监控及预警体系,并以嘉陵江重庆段事故后污染物质的迁移扩散为例,应用数值模拟软件实现电子模拟演习,加强应急预案的建设和应急反应系统实战能力的提高。该系统通过建立应急救援数据库和实时监测及预警机制,提高库区应急响应效率,强化库区事故防范能力,并运用数值模拟方法为系统提供形象直观的电子模拟演习工具,为库区突发性水污染事故的处理提供强有力的决策支持。     

基于系统动力学的水资源承载力评价研究

建立水资源承载力的评价指标、标准和基于系统动力学的预测模型,以《武汉市国民经济和社会发展第十一个五年总体规划纲要(草案)》为对象,进行模拟战略环境评价。4种情景下的水资源都能满足生产和生活的需要,但不可持续。为实现水资源的可持续利用,设计了第5种情景,并提出一些建议。     

基于二维动态水质模型的长江蕲春段水污染扩散分析

为定量预测非正常排污事故对水环境的影响,应用Mike21FM二维水质模型软件对长江蕲春段沿江排污口正常和非正常排污情况下的污染物迁移扩散情况进行了数值模拟,预测了事故中污染物在时间和空间上的变化规律。结果表明,在非正常排污事故发生后,排污口下游约68 km2的水域面积会受到影响,对该区域水环境影响较大。预测结果量化了污染事故在各时段的影响范围及影响强度,并明确了事故发生时的重点保护对象为排污口下游10.4 km处的蕲州镇饮用水水源地。     

长江流域水污染事故时空特征及其环境库兹涅茨曲线检验

为了有效分析长江流域水污染事故发展阶段及变化趋势,采用1995—2010年长江流域水污染事故时序数据,运用GIS技术和环境库兹涅茨曲线(EKC)模型,探讨长江流域水污染事故发生的时空变化特点,并分析流域水污染事故发生与经济发展的关系。结果表明,1)时间上,长江流域水污染事故发生频数总体呈下降趋势;2)空间上,长江流域水污染事故的发生主要集中在广西、湖南、四川、浙江等省,而西藏、青海、上海等省市发生频数较低;3)长江流域人均GDP和工业总产值等经济发展指标与事故发生频数之间呈现"N"形EKC曲线特征。长江流域水环境事故发生频数与经济发展之间未表现出期望的倒"U"形变化关系,表明水污染事故频数增加或降低并非经济发展的必然结果,未来流域水污染事故风险仍存在巨大的不确定性,必须采用先进政策、制度和技术才可有效减少污染事故的发生。     

三峡库区湖北段工业源污染负荷与预测

针对三峡库区工业源污染排放量大,对库区水生态环境安全危害大的特点,以库区湖北段工业源为研究对象,采用实际监测和企业申报监测数据方式,辅以排污系数计算方法,统计分析了1995-2007年工业废水量和主要污染物COD的排放量,并采用灰色-马尔柯夫链模型预测2008-2020年的污染负荷.结果表明,自2005年以后,工业废水的排放量呈现逐渐下降的趋势,在2007年达到1 857.13万t,2008年以后逐渐增加.COD的排放量总体呈逐渐下降的趋势,只是在2001年出现上升,到2007年底COD的排放量为611.21 t.随着工业源污染物全防全控的加强,预计工业污染负荷会逐步减少.     

基于计算流体力学3D动态模拟技术的PLACS系统推介

1999年,20多个国家在美国旧金山举行的“有害物质意外释放后果模拟国际研讨会”上,广泛讨论了危险化学品泄漏、火灾、爆炸事故的风险及后果评估问题。会上,多数研究机构都展示了以“计算流体力学”(computational fluid dynamics,CFD)3D动态模拟技术进行风险及后果评估的效果。由于该技术可以显示各工作层面、各方位、各角度及各时间下的气云浓度、火焰温度及爆炸压力等参数状况,CFD模拟因此将会成为新一代风险及后果评估的主流技术。目前,有关火灾、爆炸或毒性物质外泄的CFD模拟,约90％是由基于此技术的软件系统完成的。 目前能够提供3D动态即时危险后果模拟功能、已经过实     

基于3S技术的危险废物污染事故预警系统

运用卫星遥感(RS)技术、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS),按国家、省、市、县4级模式,建立突发性危险废物污染事故预警系统.国家级预警系统主要对跨省界及跨国突发性污染事故进行应急处置,对省级应急事故处置进行指导;省级预警系统主要对跨市界突发性污染事故进行应急处置,并指导市级污染事故应急处置;市级预警系统主要负责跨县界突发性污染事故的应急处置并指导县级污染事故应急处置;县级预警系统主要负责本行政区内的突发性污染事故的应急处置.建立4级预警系统的主要目的是使各级政府突出重点,集中解决本行政区域内突发性环境污染事故的应急处置,从管理层面上在全国建立一个能对突发性污染事故实施统一指挥协调、现场快速监测和应急处理,又能对污染隐患进行监控和警告的应急响应系统.以辽宁省辽河为案例,通过3S技术的综合运用,构建省级流域突发性危险废物污染事故预警系统方案,为政府应急决策提供快速服务.     

煤矿井下安全系统脆弱性的系统动力学仿真研究

为了深入探讨煤矿井下安全系统脆弱性的影响机理,针对煤矿井下安全环境的复杂性和特殊性,建立了煤矿井下安全系统脆弱性的系统动力学仿真模型,采用变异系数法确定各影响因素的权重系数,通过文献调研和问卷调查,完成了煤矿井下安全系统脆弱性仿真。结果表明:设备系统对安全系统暴露度效果最显著;环境系统对安全系统敏感度效果最显著;员工系统和管理系统对安全系统适应度效果最显著。为了有效提升煤矿井下安全系统水平,煤矿企业需要通过改进设备系统（尤其是员工安全保障品）来降低安全系统暴露度,通过完善环境管理（尤其是尘毒治理情况）来降低安全系统敏感度,通过加强员工系统和管理系统（尤其是员工违规操作和安全监督检查）来提升安全系统适应度。     

基于突变理论的管制系统风险控制研究

我国经济飞速发展推动民航飞行流量跳跃式增长,对管制系统安全目标水平提出了更高的要求,如何控制管制系统运行风险成为研究重点.针对这一目标,提出了管制系统的风险控制系统概念,引入折叠突变模型,通过分析管制系统风险事故统计数据确定系统突变特征及人、机、环、管4种因素耦合风险对系统状态的影响程度;基于Van der Pol-Duffing方程,应用多尺度法对耦合风险分岔导致折叠突变的影响参数进行研究,设计管制系统内部阻尼调节系数和外部影响因素幅值系数两个风险控制器,确定风险控制要素.结果 表明:人为因素耦合风险对管制系统的影响程度最大;设计的风险控制器具有可行性,能够抑制折叠突变发生,保证管制系统处于稳定状态.     

基于系统动力学的空管安全绩效预测

为了提高绩效管理的科学性,实现对安全绩效的预测分析,针对空管运行系统的动态性、复杂性和延迟特性,引入系统动力学方法。首先,从管理和结果的角度分析指标间的因果关系,然后在因果图的基础上:1)采用网络层次分析法计算指标权重;2)建立绩效评价的系统动力学模型,由指标权重和评分规则确定指标间的关系方程,进行仿真预测,得到基于指标关系网络的绩效趋势。从查找绩效下降原因和绩效改进措施两方面分析绩效预测的应用,结果表明,运用系统动力学方法分析绩效,不仅可以逆向找到影响绩效的关键指标,还能提前预测决策变化对绩效的影响,保证决策的有效性,提高系统的安全产出。     

基于物联网技术的跨区域气象环境污染监测系统

在气象污染方面,不同区域气象环境污染不同,各个地区的信息关联性微弱,导致现地区气象环境污染指数测量设备无法对其他区域污染信息准确检测,因此,本文通过提出以物联网技术为支持的跨区域气象环境污染监测系统,提出软硬件设计方式,系统以分层、模块、网络结构的物联网,通过以HMP45D传感器为基础的污染信息采集系统及以S3C2410处理器为基础的信息处理系统组成,各系统可单独运作,且系统设计MMA7260传感节点加速器加入到节点中,克服跨区域导致的湿度传感器误差,设计防治信号冲突软件,确保系统实用性。     

基于系统动力学的内河危化品运输系统安全管理研究

保障内河危化品运输安全是运输系统安全管理的重要组成部分.为进一步提高运输安全性,根据重大危险源现实危险性评价方法,从危险性和抵消因子的层面出发,引入能见度因素,建立了内河危化品现实危险性系统动力学模型,并建立了相关要素的评分标准.根据系统动力学仿真软件进行现实模拟,得到相关数据,通过分析数据研究各影响因素对运输系统安全性的影响.结果表明,整个交通系统的核心是人员,人员因素对船舶交通运输安全起着重大作用,在人员积极性较高的中期阶段加大工艺、设备安全性的提升,对于提高危化品运输安全有重要作用.加强管理因素可在现有风险基础上降低事故风险,优化和提高运输安全,尤其是在运输后期有重要作用.     

基于系统动力学的海洋平台安全脆弱性分析

海洋平台承受着风、浪、流等复杂环境载荷，安全系统在保障平台安全稳定方面的作用极为突出。为深入探讨影响海洋平台安全脆弱性的机理，针对海洋平台作业环境的极端性和复杂性，建立了海洋平台的安全脆弱性系统动力学分析模型，采用模糊层次分析法确定影响安全系统中各层因素的权重系数，并设定参数，考虑子系统不同的安全投入方案，进行了海洋平台脆弱性系统分析。研究结果表明:海洋平台设备系统对于暴露度和敏感度的影响程度最高，管理系统对海洋平台安全系统的适应度起主导作用；当安全投入总值一定，对各系统的投入比例不同时，为有效降低海洋平台脆弱性，应合理分配有限投入资金。     

三峡库区农业区非点源氦的平衡变化及其污染防治

针对三峡库区农业区非点源氮,建立氮平衡变化模型,并在此模型的基础上,计算三峡库区各县2001-2005年的氮平衡变化,然后汇总库区氮的输入、输出及平衡量.结果表明.库区农业区2001年氮的输人量为6.60×105t/a,输出量为1.18×105t/a,平衡世为5.42×105t/a.其中进入水体量为1.98×105 t/a;2005年全流域农业区氮的输人量为5.84 ×105,t/a,输出为1.23×105 t/a,平衡量为4.61 × 105t/a.其中进人水体量为1.75×105t/a;2001-2005年三峡库区农业区氮输入量变化为0.76×105t/a,输出量变化为0.05 × 105t/a,平衡量变化0.81×105t/a.其中进入水体氮变化昔为0.23×105t/a.研究表明,长寿区、石柱县、武隆县、江津市、丰都县、巴东县、宜昌县、兴山县和巴南区2001-2005年非点源氮进入水体量变化较大,为今后三峡库区农业区水体氮污染重点防治区,并提出了一些非点源氮污染防治对策与建议.