水体富营养化及蓝藻水华预警模型研究进展

目前,水体富营养化及蓝藻水华污染已成为最为突出的世界性水环境问题之一,做好水华的预测预警工作显得尤为重要.预警模型是水体富营养化及蓝藻水华预警工作的前提与基础.文章讨论了主要预警参数因子的选择,包括物理因子、化学因子和生物因子;介绍了常用的水体寓营养化及蓝藻水华预警模型的研究进展,总结了各个常用模型的概念、优缺点、建模...     

面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载，危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求，基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算，构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型，并面向水污染控制单元，开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高；2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态，其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后，针对超载严重的地区，基于双向调控提出排警对策，为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

非点源特征区水环境承载力预警与调控研究——以承德市为例

水环境承载力预警是当前水环境管理的重要内容，现有水环境承载力预警大多停留在评价层面，预警技术方法体系尚处于探索阶段.以水环境承载状态指数为预警指标，以经济社会发展、水污染治理、水资源利用等14个指标作为调控指标，建立基于系统动力学（SD）的水环境承载力预警调控模型，并以非点源为主要污染源的承德市为例开展实证研究.结果表明：按照现状趋势发展，承德市未来水环境承载状态指数将呈现不断上升趋势，并于2023年开始超载.3种调控方案的结果显示，污染治理调控方案不能满足水环境系统支持承载力的要求，推荐经济社会发展调控与污染治理调控双约束方案，该方案下，2035年水环境承载状态指数为0.65，可承载的GDP为3866亿元，人口数量为368万人，需通过提高灌溉水有效利用系数、再生水回用率、污水处理率、以及调整种植结构和畜禽养殖规模等实现.本文为以非点源污染为特征地区的水环境承载力预警与调控研究提供思路与方法，并为承德市水环境与经济社会协调发展提供定量化方案.     

流域水环境安全预警预测方法研究

本文分析了流域水环境安全预警的必要性及目前方法存在的不足,介绍了一种新型流域水环境安全预警方法,能够适应不同的场景、环境和要求,全面综合的生成水环境安全预警,提高水环境安全预警的稳定性和准确性,可以为水环境管理提供重要理论指导,应用前景良好。     

太湖流域水环境监测预警系统建设对策研究

太湖流域水环境监测预警系统是加大太湖水污染防治力度、切实改善水环境质量的重要基础性工程,被视为掌握流域水质规律、预警太湖蓝藻暴发的必要系统.本文概述了太湖流域水环境,介绍了系统建设框架,结合实践从历史经验回顾、管理需求辨析、系统要素联接和预警技术评估等角度出发,提出建设中的难点问题与对策.     

基于韦伯-费希纳定律的海河流域水库水环境预警评价

水库作为水源地在流域水环境安全中具有重要作用.根据韦伯-费希纳定律(Weber-FechnerLaw,W-F),选取与水库水环境关系密切的水质评价指标,通过确定水环境综合影响指数Ki值与水环境状态之间的关系,建立基于人类感觉强度与外界水环境质量变化关系定量化的水环境预警模型.并以海河流域4座水库为实例进行应用与验证.结果表明:水库Ki值与水环境状态是线性函数关系,水库Ki值与营养指数间是指数函数关系.此模型可以用于流域内不同时空条件下水库水环境状态和富营养化的预警与水环境综合评价.官厅水库水环境综合影响指数Ki值为0.0494,水环境综合预警等级为轻警,主要的污染指标为COMMn、TN和TP.4座水库的Ki值变化范围在0.0107～0.0564之间,密云水库富营养化预警级别为轻警,官厅水库、潘家口水库和岳城水库均为中警;4座水库水环境预警等级空间上差异明显,从高到低顺序为潘家口水库、官厅水库、岳城水库、密云水库.潘家口水库水环境时间上恶化趋势明显,建议加强流域水库水环境的监控和采取更严格的管理措施.     

小流域水环境承载力评估预警分析

水环境承载力是衡量流域可持续发展的重要指标之一.文章以亮子河流域水环境现状为基础,建立了基于水资源-水环境-水生态的复合评价体系,并应用于小尺度优控单元的水环境承载力的评估、预警工作.结果表明,亮子河流域在2012年为临界超载-黄色警情,2013年水环境承载力转好,变为蓝色警情,2014～2018年均为超载-橙色重警,...     

水环境承载力中长期预警研究-以昆明市为例

基于系统动力学动态模拟仿真方法,构建水环境承载力预警方法体系,并以昆明市为研究对象,对其水环境承载力超载状态进行预警.研究结果显示：在目前发展情景（BAU）下,2015~2025年10a间,昆明市水环境承载力超载状态综合指数从1.78逐渐增大到2.22,水环境超载状态不断恶化;昆明市系统耦合协调度一直处于0.5~0.8之间,且社会总功效大于水环境总功效,社会经济子系统与水环境子系统互相拮抗;警度自中警转为巨警,信号灯由橙灯转化为红灯,昆明市未来面临着严峻的水环境承载力超载问题.     

污染减排预警系统设计

随着经济的发展和人民生活水平的提高,污染物的排放量也越来越大,节能减排已经成为中国最重要的环保政策。要想实现节能减排,关键是实现从末端治理到污染预防的转变。本设计从源头控制的角度出发,结合中国社会经济的发展情况,运用预警理论和多种数学分析工具,研究建立了基于中国两大约束性指标SO2和COD的污染减排预警系统。该系统旨在对中国各省份的污染减排状况趋势进行预测和评估预警,最终通过一组类似于交通信号灯的标志发布预警信号,从而更加直观地反映出全国各省市的减排形势,为决策者提供形象、直观的理论依据。     

水上突发事故预警模型系统研究进展

预警模型可对水污染事故的影响进行快速、准确的预测,这对水上突发泄漏事故、水环境突发事故的处理处置具有非常重要的意义。简单介绍了预警模型研究的理论基础。阐述了目前国际上常用的水环境突发事故预警模型。分析了现有突发事故模型存在的问题,并对模型的发展应用提出了建议。     

环境承载能力监测预警平台构建与应用

为科学衡量水环境对经济社会发展的承载能力,有效解决日趋严重的水环境问题,国家及一些地方环保部门已开展水环境承载能力的监测与评估等研究工作,但相关业务平台开发明显落后。本文从水环境承载能力监测预警平台构建角度,系统阐述了平台框架、所需关键模型技术、数据库设计、GIS平台搭建及平台应用,以期推动水环境承载能力监测评估预警业务化、系统化运行,为解决水环境承载力的监测预警提供技术支撑。     

基于BP神经网络的水环境承载力预警研究——以北运河为例

为了预测水环境承载力未来可能出现的超载状态并提出警告,达到水环境风险管控的目的,本文构建了基于BP神经网络的水环境承载力预警方法体系,并在北运河流域开展了实证研究.所构建预警模型包括COD、氨氮、总磷承载力预警子模型和水资源承载力预警子模型,且模型拟合效果较好（平均绝对百分比误差在20%左右）.研究结果表明：朝阳区、海淀区等8个行政区落在了红灯重警区域,水环境承载力超载状况最为严重;位于北运河中下游的石景山区、广阳区、北辰区和香河县处于橙灯中警区域;昌平区、顺义区等5个行政区处于黄色轻警区域;怀柔区和延庆区处于绿色无警区域,状况较好.最后,为了排除警情,基于双向调控的原则,本文从水环境全过程控制角度,分别对各区域提出了调控区域人口规模及经济发展方式、治理面源污染等具体排警措施.     

水环境安全预警系统研究进展

目前水环境安全预警系统主要包括两大类,一类是以理化监测为基础的水质预警预报系统,另一类是以生物监测为基础的生物预警系统.对2种预警系统的特点、类型、研究现状进行了详细的介绍,同水质预警相比,生物预誓的优点是通过生物效应,综合反映一种或多种环境污染物的浓度、生物有效性、及其对生物体的毒性;同时,生物预警成本较低,适宜推广应用.生物预警的缺点是误警率相对较高,由于生物个体对化学物质反应的不确定性,很难根据观测效应来确定产生效应的原因,在实验室受控条件下,生物个体表现出良好的线性反应,但在实际环境中,监测数据可能较为分散,干扰结果分析.现阶段水环境安全预警系统的发展趋势为:(1)预警系统的数字化、自动化;(2)水质预警系统和生物预警系统相结合;(3)生物早期预警技术强调生物和电子信号处理、统计学等先进技术的综合运用.     

基于污染物总量控制的流域预警体系构建研究

文章通过对中国目前水环境质量现状分析,指出流域环境预警体系建立的必要性,并选择总量控制指标作为预警体系的评价指标。利用层次分析法建立基于污染物总量控制的流域预警体系,确定预警因子的权重和评分标准,设立临界状态,不良状态预警、缓慢恶化预警和迅速恶化预警4个级别,为建立流域环境质量预警体系提供借鉴。     

基于污染物总量控制的流域预警体系构建研究

文章通过对中国目前水环境质量现状分析,指出流域环境预警体系建立的必要性,并选择总量控制指标作为预警体系的评价指标。利用层次分析法建立基于污染物总量控制的流域预警体系,确定预警因子的权重和评分标准。设立临界状态,不良状态预警、缓慢恶化预警和迅速恶化预警4个级别,为建立流域环境质量预警体系提供借鉴。     

基于时差相关分析和模糊神经网络的白洋淀流域水环境承载力评价预警

为实现水环境承载力评价和预警,运用耦合DPSR模型和时差分析方法构建了白洋淀流域水环境承载力监测预警指标体系,并结合神经网络与模糊数学构建了T-S模糊神经网络模型,根据控制图法确定了监测预警指标阈值,解决了水环境系统的随机性和模糊性问题,最终实现了白洋淀流域水环境承载力的有效评价和预警。结果表明:1)白洋淀流域水环境承载力在2012-2015年处于较弱承载状态,在2016,2017年处于中等承载状态,现状评价等级由Ⅳ级(橙色警灯)转变为Ⅲ级(黄色警灯);2)在现状发展趋势下,2018-2035年白洋淀流域水环境承载力整体呈先上升后下降趋势,自2026年以后流域水环境整体呈恶化状态,水环境承载力逐渐从中等承载(黄色警灯)向较弱承载(橙色警灯)和弱承载状态(红色警灯)转变;3)未来区域人口的增长和雄安新区的快速发展会给白洋淀流域水环境带来巨大压力,因此可加大区域水环境保护力度,实施基于空间单元的精细化环境管控方案,推动区域经济绿色转型,促进区域水环境质量全面改善和良性发展,以提高区域可持续发展水平。     

三峡库区水环境风险评估与预警平台总体设计与应用

为保障三峡库区水环境安全,提高环保部门的环境预警和应急科学处置能力,根据“平战结合”的平台建设思路,提出了基于面向服务(SOA)可扩展的架构、Webservice数据服务调用模式和模块化功能的平台构建技术,集成了地方环保业务系统的成果,设计和实施了一个体系、一张网、一张图、一张表、一个流程的“五个一”平台工程,研发了集污染源风险识别、环境预警监控、模拟预测、应急评估处置和信息发布5项功能为一体的三峡水环境风险评估与预警平台,并在重庆市环保部门实现了业务化运行应用. 平台研究成果可支撑应急管理和日常管理,并在一系列突发性事件中得到业务应用验证和应用,环境应急响应时间从1~2 h缩短至10~20 min,应急处置时间从原来的1~2 d缩短至1~2 h,显著提高了三峡库区水环境风险评估、预警和防范能力.      

人工神经网络模型在水质预警中的应用研究进展

水质预警模型是大数据时代构建环境智能决策与管理体系的关键技术.近年来,水质自动化监测能力的提升以及测管协同对环境模型的强烈需求,激发了研究人员探索新的建模方法并努力提高模型预测性能.其中,人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)模型发展迅速.本文综述了3大类ANN模型的发展历史和模型结构特点,梳理了ANN模型在水质数据软测量、数据异常检测和时间序列预测等方面的研究进展,归纳了一般建模流程、技术建议和常用的模型性能指标,发现ANN模型的应用依赖于监测数据质量,存在模型可解释性差、模型运行硬件资源要求较高等不足,提出未来水质预警模型的研发思路和重点,需要加快推进水环境监测技术与预警模型的协同发展和业务化应用,通过多种应用场景检验实现技术迭代,形成大数据驱动的水质在线监测-智能预警-应急管理支撑体系,助力我国环境治理能力现代化.     

浑河流域水环境风险预警平台的软件架构设计

在分析了浑河流域水环境监测、监控与管理等方面信息化现状的基础上,提出了构建浑河流域水环境风险评估及预警平台的总体软件架构,并介绍了架构中各部分的构成和具体功能,最后讨论了平台构建的关键技术。     

开展环境空气质量预报预警工作的研究

近年来,我国社会主义的发展进入全面深化改革的关键时期,经济、文化等领域都取得了骄人的成绩。然而,全国大范围内空气污染出现的频率与程度越来越高,严重影响着人们的生活质量与生命健康安全。基于此,本文就如何更好地开展环境空气质量预报预警工作展开了详细的讨论,以供相关部门或有关人员参考。