基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比

采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优化模型的性能,同时比较应用不同耦合方法的计算结果.研究表明:应用响应矩阵法耦合模拟-优化模型所得结果的绝对误差范围为0.1~1.6g/L,应用状态转移方程法时,绝对误差范围为0~5.2g/L,因此,采用遗传算法求解模拟-优化模型能够有效且准确地得到地下水污染源的释放量,可以应用于地下水污染源识别问题,并且采用响应矩阵法耦合模拟-优化模型优于状态转移方程法.     

2000年以来浐灞河流域不同地貌区植被变化特征及影响因素研究

秦岭是中国南北气候分界线.2000年以来植被的快速恢复,对该区域生态水文过程产生了深远的影响.秦岭地区地貌多样,分析不同地貌区植被恢复特征、影响因素及其对生态水文过程的影响,对秦岭生态环境保护具有重要的借鉴意义.以位于秦岭北坡的浐灞河流域为研究对象,将整个研究区分为上游山地区、中游丘陵区和下游平原区3个分区,以归一化植...     

非参数模型在河湖富营养化研究领域应用进展

河湖富营养化过程受流域水污染、生境破坏和闸坝控制等多因素非线性叠加影响,在一定程度上限制了常规水生态机理模型的模拟精度.非参数模型以其强大的数据分析能力在河湖水生态问题诊断和预测方面得到了广泛应用,该文系统梳理了国内外近20年来河湖富营养化非参数模型的相关研究成果,通过Citespace开展基于WoS与CNKI数据库的相关文献大数据可视化分析,全面阐明了结构方程模型（SEM）、贝叶斯网络（BN）、支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、随机森林（RF）、梯度推进机（GBM）、广义相加模型（GAM）等主流非参数模型在河湖富养化营研究中的适用性与局限性,对具有相似特征的模型进行对比分析并提出展望,以期为水生态模拟相关研究提供科学有效的方法支撑.结果表明:非参数模型在河湖富营养化研究领域中的应用呈指数增长趋势,其中SEM、BN、RF、GBM和GAM模型适用于河湖富营养化问题的诊断和驱动要素识别,BN、ANN、SVM、RF、GBM和GAM具有良好的非线性拟合预测能力.非参数模型将是今后一段时期内开展水生态大数据分析诊断和预测管控的关键技术手段.综合考虑区域异质性与多重环境因子在不同时空尺度上响应关系及强人类活动干扰下的河流水生态退化风险,利用生态机理模型与非参数模型耦合求解与优化算法引入,精准识别水生态健康退化的环境压力阈值,开展变化环境下的水生态退化风险预测预警,将是未来非参数模型在河湖富营养化应用研究的重要方向.      

川滇黔地区突发性自然灾害的系统分析

本文从灾害链的角度闸述了该区的灾害类型及活动模式。在系统分析灾害对社会经济的影响后,得出因灾造成的损失,其比重是很大的。本区灾害具有强度大、突发性强、分布广、区域性强,以及同步迭加交替出现和周期性特点。在此基础上对灾害发展趋势作了预测,提出了相应的防治对策。     

华北地区地壳结构特征与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用差分和三维有限元方法,探讨分层地壳结构中分别存在低速体( 软包体) 、高速体( 硬包体) 和同时存在高速体和低速体时地壳应力的集中及应力集中随时间变化的演化特征,计算结果表明:(1) 高速体、低速体的存在引起的平均应力和最大剪应力在高速体内和低速体外集中的结果同理论计算一致;(2) 高速体单独存在时,应力扰动值随时间的变化导致平均应力集中程度在高速体内减弱,最大剪应力集中程度则在高速体内进一步增加,这一特征与地壳的蠕变过程一致,并有利于在高速体内孕育和发生强震;(3) 低速体单独存在时,随着时间的推移,最大剪切应力扰动值在低速体上方逐渐增加,该特征对在低速体上方孕育中等强度地震( 有时也可能是强震) 是很有利的;(4) 高速体和低速体同时存在时,平均应力的集中随时间的推移在高速体也是呈减弱的趋势,而最大剪应力的集中则在高速体内较高速体单独存在时更加显著增加。该项研究的意义在于在非均匀性引起的应力集中的基础上研究应力集中随时间变化,探讨强震孕育过程的机理。     

土壤退化研究的进展与趋向

定义了土壤退化的概念,总结了全球及我国土壤退化概况,回顾了土壤退化研究的进展,最后提出了土壤退化的研究方向。     

城市污水处理厂能耗优化数学模型研究

随着城市污水生物处理技术的不断完善,好氧生物处理技术逐渐成为城市污水处理的主导技术。好氧生物处理需要提供足够的氧气以满足微生物的正常生长,而维持供氧设备的正常运行需要消耗大量的电力,电量消耗已成为影响城市污水处理厂费用的主要因素。本文总结了现有的污水处理厂运行费用数学模型,通过实际运行费用和处理效率数据,建立了以处理量Q,BOD5削减量,NH3-N削减量为变量的运行费用数学模型,并分析了影响污水处理厂能耗的主要因素,服务污染物去除效率不断提高的城市污水节能减排目标、需求不断增大的城镇污水减排目标。     

城市生态地球化学研究进展

城市生态地球化学是研究城市生态系统各要素中元素或化合物的组成特征、来源、含量、形态、迁移转化规律及其对人类和其他生命体的生态(环境)效应的科学。随着城市环境问题的日益突出,城市生态地球化学成为环境保护领域新的研究热点之一,近年来,国内外在研究城市土壤及降尘中重金属和有机物的来源、时空变异性、形态分布、迁移转化及其生态环境效应等方面取得了一定进展,文章对此进行了较为系统的总结,分析了研究中存在的问题并指出了该领域今后的发展趋势和前景。     

Atmosphere-Exposed Biofilm有机物降解动力学研究

文章采用Atmosphere-Exposed Biofilm(AEB)处理了模拟废水。通过考察不同表面水力负荷4.25、8.5、12.7、17.0、21.25 m3/(m2·d)与滤料填充高度0.12、0.24、0.36、0.48 m条件下,AEB系统对有机物的处理特性,探讨了系统的有机物降解动力学模型,确定了相关的动力学参数。结果表明,在4.25~17.0 m3/(m2·d)表面水力负荷范围内,有机物去除率随表面水力负荷的增加呈上升趋势;而在17.0~21.25 m3/(m2·d)表面水力负荷范围内,有机物去除率随表面水力负荷的增加呈下降趋势。在0.12~0.48 m滤料填充高度范围内,有机物去除率随滤料填充高度的增加呈上升趋势。AEB系统有机物降解动力学参数n为0.644 1、K为3.867 4,有机物降解动力学模型可表示为Se=Sa×exp(-3.867 4D/q0.644 1)。     

潏河冬季潜流带水交换对沉积物间隙水水质的影响

潜流带作为河流地表水-地下水系统相互作用的交汇区域带,是影响河水、间隙水与地下水水质的主要驱动力之一,对河流生态系统中的水文循环、污染物迁移转化等过程具有重要的意义.本研究采用基于一维热扩散对流方程的温度梯度法,于2016年12月对潏河研究河段21个测试点位进行了沉积物的野外原位垂向温度同步测试,并对其与沉积物间隙水中阴阳离子含量之间的关系进行了分析.结果表明:21个测试点位的潜流带水交换方式均为上升流,水交换量值变化范围较大,左右两岸水交换量值均大于河道中心水交换量值,影响其变化的主要因素是河床地形和沉积物粒径大小;Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、HCO_3~-和SO_4~(2-)在沉积物间隙水中的平均含量更接近于其在地下水中的平均含量,而K~+、NH_4~+和Cl~-在沉积物间隙水中的平均含量与其在地下水中的平均含量具有显著差异性;此外,沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在河流横断面具有明显的横向空间变化特征,与河道中心相比,河道左右两岸沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量均较高,而NH_4~+和Cl~-含量较低;采用Pearson相关分析和线性拟合方法发现,潜流带水交换量与沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量呈正相关关系,与K~+、NH_4~+、Cl~-含量呈负相关关系,而与Na~+、HCO_3~-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性.