江河水质监测断面优化布设方法

江河水质监测断面应掌控水质的时空变化规律.数理统计分析方法可以发现一条河流上现有水质监测断面是否存在功能相似的邻近断面,水环境数值模拟方法可以近似地展现一条河流任意位置的水质情况,二者结合即可解决缺乏实测数据的河流水质监测断面优化布设问题.以我国某条大河为研究实例,运用物元分析法、模糊聚类分析法以及一维水环境数值模型结合物元分析法研究其水质断面优化问题.研究发现该河现有15个监测断面需要去除2个,同时需要增设2个新的水质监测断面.通过实地调查,该优化方法很好地解决了河流水质监测断面的合理布设问题.     

主要污染物水质标识指数法在河流水质评价的应用

河流水质综合评价是水环境治理的重要基础工作,只有通过对水质监测数据的合理评价,才能制定科学的整治规划,采取有效的治理措施。对于整体水质恶化严重的河流,现有河流水质综合评价方法的评价结果存在无法显示河流水质空间差异性的缺陷,对水环境管理布局无指导作用。因此,论文提出了一种河流水质综合评价法——主要污染物水质标识指数法(Primary Pollutant-Water Quality Identity,PP-WQI),并基于2010年春、夏、秋、冬4季的水质实地采样数据,对北京市温榆河进行了水质综合评价。研究结果表明:(1)相较于单因子评价法、内梅罗指数法、水质标识指数法,主要污染物水质标识指数法更适合水质较差的河流水质综合评价,能够定量体现河流水质差异性;(2)温榆河综合水质空间异质性规律为上游最好(年均PP-WQI=6.70(TN))、下游次之(年均PP-WQI=10.16(TN))、中游最差(年均PP-WQI=9.85(TN));(3)温榆河水质年均水质处于劣Ⅴ类(年均PP-WQI=8.31(TN)),其水体主要污染物为TN,有机污染突出,57.89%的河段水质超标且黑臭;(4)季节变化特征表现为春、冬2季河流水质较差,夏、秋2季水质相对较好。论文研究结果实现了水质恶化严重河流水质的定量评价,能够为流域水环境研究、管理措施的科学制定提供基础与科学依据。     

河流水质1号模型探讨

介绍了河流水质模型70年来的发展历程和目前存在的不足之处,论述了河流水质1号模型(RwQM1)的研究成果.河流水质1号模型从活性污泥模型ASM中发展而来,并推出了建立模型的决策化方法,其对生化反应模型的完善而成为河流水质模型发展的一个标准平台.本文重点介绍了其在生化反应模型方面的进展,并和QUAL2E做了比较.     

景观格局对河流水质影响的尺度效应Meta分析

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4 041条研究数据,采用Meta分析法定量分析了不同尺度下景观格局对河流水质的作用特征,识别了影响河流水质的关键时间和空间尺度以及景观指数.结果表明,相对于降水事件、平水期和年际尺度,丰水期下景观格局对河流水质的影响最大;相对于流域尺度,缓冲区尺度的景观格局对河流水质的影响更大;丰水期-缓冲区尺度是景观格局影响河流水质的关键时空耦合尺度.与耕地、水域、草地以及流域整体景观相比,林地和城镇用地的景观格局对河流水质的影响更大;破碎度是影响河流水质最重要的景观格局因子.在河流水质治理中,应重点考虑缓冲区的景观配置,增加缓冲区林地面积、减少林地和水域的斑块密度和减少城镇用地的面积占比和聚集度,以有效保护河流水质.     

河流水质系统灰色模型的识别、模拟和应用

借助于灰色系统理论的思想和方法可以构造河流水质灰色模型,根据实测水质资料可以识别出河流水质灰色模型中的最优灰参数,在此基础上,可以对河流水质系统进行灰色模拟。灰色模拟考虑了实际河流水质系统中客观存在的不确知因素和偶然因素影响。本文概述了河流水质灰色模型的构造、河流水质灰色模型的研究意义、河流水质灰色模型的灰参数识别、河流水质系统的灰色模拟及其在四川沱江水质系统模拟中的应用。     

BP模型在河流水质预测中的误差分析

为验证BP模型在河流水质预测中的有效性,利用仿真技术模拟一条河流污染物的变化趋势,并得到大量的河流水质参数数据.用上游已知河段的水质数据预测该河流下游10个检测断面的水质状况.预测过程分2种情况进行:长距离预测(一次连续预测下游10个河段)和短距离预测(每次连续预测下游2个河段),并以MSE函数生成均方误差作为对2种预测方法性能的检验.结果显示,长距离预测的性能低于短距离预测,2种方法对溶解氧预测的均方误差为0.432和0.035,对生化需氧量预测的均方误差分别为0.243、0.055.     

基于长短时记忆神经网络的河流水质预测研究

准确高效地预测河流水质变化趋势对河流水环境治理与保护具有重要意义。该文利用广州市白坭河上自动监测站每2 h的水质数据,从单测站数据时序之间的相关性和上游测站的影响两方面,分别建立长短时记忆网络(LSTM)河流水质预测的循环神经网络模型。模型以氨氮浓度为输出变量,比较了不同输入变量下的模型预测效果,并以最优模型和常用的深度学习算法支持向量机(SVM)进行了比较。结果表明:单测站LSTM模型经输入变量特征选择后的预测结果比仅使用氨氮浓度单变量的时间序列预测更接近真实数值;对加入上游监测站的双测站LSTM模型,输入的变量经过特征选择时,模型预测效果优于全部水质变量作为输入的预测结果,也优于单测站LSTM模型;但不进行特征选择时,输入变量增加,模型学习到噪声而使精度下降;和SVM模型相比,最优特征组合的LSTM模型具有更好的预测效果。研究也表明,对输入变量进行特征选择后,LSTM模型是一种有潜力的河流水质预测方法。     

BP模型在河流水质预测中的误差分析

为验证BP模型在河流水质预测中的有效性，利用仿真技术模拟一条河流污染物变化趋势，产生大量的河流水质参数数据。用上游已知河段的水质数据预测该河流下游10个检测断面的水质状况。预测过程分2种情况进行：长距离预测（一次连续预测下游10个河段）和短距离预测（每次连续预测下游2个河段）。并以MSE函数生成均方误差作为对2种预测方法性能的检验，结果显示，长距离预测的性能低于短距离预测，2种方法对溶解氧预测的均方误差为0.432和0.035，对生化需氧量预测的均方误差分别为0.243,0.055。     

几种河流水质评价方法的比较分析

河流水质评价是水环境管理的基础性工作,采用合理的水质评价方法,才能说清河流水质状况,满足水环境管理和决策需要。选择单因子指数评价方法、综合污染指数评价方法、综合水质标识指数评价方法以及江苏省太湖流域河流水质评价的推荐方法-水质指数评价方法等在环境监测系统中较常用的四种方法进行比较分析,并进行实例计算和结果对比评价。结果表示,水质指数评价方法采用定性和定量相结合,同时方法简单,结果明了,是比较实用的评价方法。     

市区性河流水质数学模型研究

本文通过对哈尔滨信义沟的调查和分析，研究了市区性河流的自净规律，将高浓度悬浮物沉降和有机物厌氧分解纳入河流水质模型，从而得出了广义的市区性河流多河段水质数学模型，这种建模的方法对市区性河流具有普遍的意义．     

映秀湾水电站水质监测系统设计研究

基于映秀湾水电站河流水质情况,通过研究河流水质浊度及泥沙的海量数据,使用自动在线监测技术,对水质监测系统进行设计.采用自动化与信息化为一体的设计方式,分别对水质自动监测子系统与水质监测分析信息化子系统设计,实现水质浊度数据采集、传输、存储、监视、分析及决策功能,通过对数据实时监视、动态报警和发展趋势分析,为汛期水电站水轮机组及用水设施运行提供信息支撑,提升发电站机组发电运行效率,为泥沙含量较多的水电站提供实时在线监测技术服务.     

基于XGBoost选择迁移条件提升LSTM模型河流水质预测能力

准确预测河流水质变化是流域水环境管理的重要基础。目前常用的基于数据驱动的深度学习模型依赖大量的监测数据训练,然而很多河流数据缺乏,无法满足水质预测精度要求。提出了一种基于极端梯度提升模型(XGBoost)的迁移条件选择方法,利用全国河流自动监测站点的水质参数(水温、pH、溶解氧、总氮)数据集,研究建立长短期记忆神经网络(LSTM)模型库,通过迁移学习条件的优化,提升LSTM模型的预测能力。结果表明：1)采用不同源域和迁移方式训练出的模型,其预测精度有很大差异;2)基于XGBoost模型选择最佳迁移条件,迁移模型的预测误差(RMSE)降低了9.6%～28.9%,LSTM模型预测精度明显提升;3)选取合适的迁移方式、选用性质接近的源域数据、增加训练数据量均可以提升迁移模型的预测精度。该建模方法可应用于实测数据少的河流水质预测,为流域水环境精细化管理提供技术支持。     

建立河流水质污染预警体系 保护河流水质安全

建立河流水质预警体系对保障河流水质安全具有极其重要的作用,是保护河流水质安全的重要内容之一。本文针对国内河流潜存的环境污染及事故风险现状,提出建立流域污染预警系统、河流水环境风险评估体系以应对河流突发污染事件发生,确保河流水环境安全,实现河流水资源可持续利用。     

厦门市河流水质现状评价

１９９３年５月对厦门市主要河流作了水质现状调查监测，监测数据显示，河流以有机物污染为主。以水质综合质量指数方法和超标分类评价法对河流水质作了现状评价。选用有机污染有关指标为评价因子，以河流功能标准为评价标准，根据水质综合质量指数值和超标因子数目，将水质划分为３级。     

山东省辖淮河流域河流水质趋势的灰色预测

目前,灰色系统模型越来越多地应用在水质预测中。山东省辖淮河流域包括南四湖流域和沂沭河流域,流域区域内的河流水质不仅与区域的社会经济发展相互联系,而且也影响着南水北调东线的水质。因此,依据2000-2009年流域内河流的国控断面高锰酸钾指数、NH3-N的监测数据资料,在对数据进行处理的基础上,文章利用灰色GM(1,1)模型结合新陈代谢原理预测河流水质的发展趋势。结果表明:大多数河流水质呈好转的趋势,但河流水环境变好趋势较缓慢,特别是沭河高峰头断面的水质呈变差趋势。河流水质的变化趋势应值得高度重视,为区域水环境保护和制定水环境规划提供参考。     

基于随机微分方程的重度污染区域河流水质检测研究

为了治理重度污染区域中的河流,需要对重度污染区域中的河流水质进行检测,当前河流水质检测方法对重度污染区域中的河流水质进行检测时,与实际结果不符,检测结果不准确。提出一种基于随机微分方程的重度污染区域河流水质检测方法。在重度污染区域的河流中设置检测点,确定水质检测的指标,采用随机微分方程计算重度污染区域中河流水质的初始输入值、水力参数、水质参数,通过统计矩对随机微分方程进行求解,完成重度污染区域中河流水质的检测。实验结果表明,所提方法可以准确的对重度污染区域中的河流水质进行检测。     

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。      

贾鲁河郑州段污染源与水质响应关系的模拟研究

以贾鲁河郑州段为研究对象,建立其污染源与水质响应关系的二维EFDC模型。首先,采用Delft3D针对贾鲁河郑州城区段建立了曲线正交网格,基于2014年上半年污染源流量数据和河流水文数据模拟该段河流流场,利用实测值率定河道糙率,采用2014年下半年数据对河流水动力模型进行验证;其次,在河流水动力模拟的基础上,以COD为主要指标构建水质模型,同样采用2014年上半年数据对模型进行率定,用2014年下半年数据进行模型验证;最后对模型建立结果进行了总结分析。     

水质指数法在过境河流水质综合分析中的应用

河流水质评价是水环境管理的基础性工作,采用合理的水质评价方法说清河流水质情况,摸清污染来源,明确治理方向,是当下水环境管理的迫切需求。该文首次将水质指数法应用到过境河流的水质评价中,充分发挥其简便直观的特点,实现了既能反映过境河流的沿程水质变化情况,又能发现河流沿线的主要污染来源。为环境管理准确把握河道治理成效,明确治理目标提供了有力支撑。通过实例运用,进一步证明了水质指数法在水环境管理中的实用价值,建议加以推广和应用。     

辽河流域河流水质达标现状分析

根据辽河流域主要河流近两年水质监测数据，比较系统地统计分析了主要污染指标和主要污染断面的超标情况，分析说明当前河流水质达标存在的主要问题，应重点控制的河段，为辽河域水质实现”一控双达标”提供依据。