地下水DNAPLs污染修复多相流模拟的替代模型

应用克里格法、支持向量回归法、核极限学习机法建立多相流模拟模型的替代模型,并应用集对分析法建立组合替代模型,通过将多种替代模型进行对比,分析不同替代模型在地下水DNAPLs污染修复多相流模拟问题中的适用性.结果表明,3种单一替代模型中,克里格模型的精度最高,其次是核极限学习机模型,最后是支持向量回归模型;应用集对分析原理建立集对权组合替代模型,与单一替代模型相比,其模拟模型的逼近精度更高,且提升效果十分显著,平均残差和平均相对误差分别为0.4009%和0.5373%;集对权组合替代模型运行一次仅需1.5s,选择组合替代模型代替多相流模拟模型进行地下水DNAPLs污染的修复方案优选分析,能够大幅减小模拟-优化过程的计算负荷,并保持较高的计算精度.     

基于克里格法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以内蒙古乌拉特中旗金泉工业园区水源地为研究区,建立了研究区地下水流数值模拟模型.采用拉丁超立方方法得到输入(抽水量)输出(水位降深)数据集,运用克里格法建立了地下水流数值模拟模型的替代模型—克里格模型.将克里格模型输出结果与地下水流数值模拟模型输出数据集进行对比发现,克里格模型和地下水流数值模拟模型得到的地下水位降深均值的拟合平均相对误差为0.22%,地下水位降深剩余标准差的拟合平均相对误差为0.03%,拟合误差很小.表明克里格模型可以有效地替代地下水流数值模拟模型,这为大幅减小优化模型在优化迭代求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷提供一种有效的替代方法.     

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。     

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.     

基于径向基函数模型的优化方法在地下水污染源识别中的应用

采用一种基于径向基函数的替代模型代替地下水溶质运移模型,将其作为约束条件嵌入污染源识别的优化模型中,通过遗传算法对优化模型进行求解.最后通过一个假想例子评估优化模型的性能.研究表明：污染源泄漏量识别结果的平均绝对误差为1.00g/s,误差较小,计算时间为51min,耗时较少,因此,基于径向基函数模型的优化方法有效地避免了优化模型求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷,获得了较为准确的计算结果,是一种有效的地下水污染源识别方法,能够用来求解地下水污染源泄漏量.     

长春市城区重金属大气干湿沉降特征

为弄清长春市城区重金属大气干湿沉降特征,于2006年5月26日—2007年6月12日采用被动采样技术分采暖期和非采暖期共收集大气干湿沉降样品24件,采用全谱直读电感藕合等离子发射光谱法(ICP-AES)和原子荧光光度法(AFS),分析了其w(As),w(Hg),w(Cd),w(Cu),w(Pb),w(Zn)和w(Cr). 结果表明:长春市大气干湿沉降样品中w(As),w(Cd),w(Cr),w(Cu),w(Hg),w(Pb)和w(Zn)分别为38.9,2.24,92.3,76.2,0.27,115.2和462 mg/kg,均明显高于表层土壤,且w(Cu),w(Hg),w(Pb)和w(Zn)在采暖期均显著低于非采暖期;经估算,As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb和Zn大气年干湿沉降量的平均值分别为4.79,0.25,10.67,8.22,0.030,12.31和48.15 mg/(m2·a),明显高于北美和欧洲,且As,Cd和Cr在采暖期的日均干湿沉降量高于非采暖期;根据目前的重金属大气干湿沉降速率估算,重金属大气干湿沉降有可能造成长春市表层土壤中重金属不同程度的累积,其中Zn的累积最为明显.      

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,以归一化植被指数（NDVI）为基础数据,基于趋势分析和回归分析等方法,研究了浐灞河流域不同地貌区的植被恢复差异、影响因素及其对径流输沙的影响。结果表明,浐灞河流域上游山地区NDVI值呈极显著增加趋势,中游丘陵区NDVI值呈缓慢增加趋势,而下游平原区呈极显著减少趋势。上游山地区NDVI在6—9月处于较高水平,中游丘陵区和下游平原区NDVI的年内分布呈现双峰特征。整个浐灞河流域的植被恢复速度为0.001 9/a,上游山地区、中游丘陵区以及下游平原区的植被恢复速度存在显著差异（P<0.05）。上游山地区海拔对植被恢复速度具有显著影响（P<0.05）,中游地区不同坡度的植被恢复存在显著差异（P<0.05）。上游山地区植被恢复的主要驱动力是林地自身植被覆盖度的提升,中游丘陵...     

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。     

基于SSA-BP与SSA的地下水污染源反演识别

应用基于SSA-BP神经网络替代模型的模拟-优化方法和SSA研究了地下水污染源位置及释放历史的反演识别问题。并在建立地下水水流模型时,应用Cholesky分解方法建立含水层渗透系数连续场,该方法相比于普通的参数分区方法更好地描述了水文地质参数的非均质性。结果表明:SSA-BP神经网络替代模型对模拟模型具有较高的逼近精度,其平均相对误差仅有3.21%。应用SSA求解优化模型,能够快速准确地识别出点污染源的位置及释放历史。SSA对污染源位置的反演识别相对误差在10%左右,对污染源源强的反演识别相对误差不超过4%。因此,本文所提出的方法是一种有效的地下水污染源识别方法,可为污染责任认定及污染修复方案的优化提供参考。