信息论方法在水资源系统工程中的应用

水资源系统工程是水资源科学与系统科学相互交叉形成的一门新兴综合性工程技术学科，在人口、资源、环境、经济与社会区域可持续发展战略研究中具有重要意义。其中的一个重要研究问题是如何有效挖掘实际水资源复杂系统中各种不确定性信息。为此。在阐述信息论基本概念和主要方法的基础上。对信息论方法在水资源系统工程中的应用研究按照水资源系统工程的理论框架进行了划分。详细论述了近年来信息论在水资源系统建模、优化、模拟、预测、评价、决策中的应用，探讨了信息论方法用于水资源系统工程中存在的问题和相应对策．展望了信息论方法在水资源系统工程中的应用前景，指出了建设基于信息论的水信息学学科的必要性。这些信息论方法在资源系统工程、环境系统工程和管理系统工程等应用系统工程研究中具有一定参考应用价值。     

军品用电动振动试验台测量结果不确定度评定

振动试验台测量结果是否准确可靠,直接关系到对军工产品的评价.结合军工产品环境振动试验工作实际,根据检定规程JJG190-1997《电动振动试验台》检定规程的要求,对使用中电动振动试验台测量结果不确定度进行评定,使电动振动试验台测量结果更加科学合理可靠.     

金坛地区五氯酚的人体暴露评价

以五氯酚及其钠盐(统称为PCP)为研究对象,选择曾长期使用五氯酚钠杀灭钉螺的江苏省金坛地区为研究区域,使用膳食暴露模型计算评价了当地居民的人体暴露水平.结果表明,该地区成年人日均PCP摄入量最高值为8μg·d-1,该值低于世界卫生组织推荐的每日允许摄入量180μg·d-1;饮水和植物类食物是人体摄入PCP的主要途径,分别占总摄入量的42%和39%.此外,不确定性分析表明,模式运算结果呈偏态分布,偏度、峰度系数分别为3.51和19.7.     

改进区间线性规划及其在湖泊流域管理中的应用

针对不确定性优化提出了改进区间线性规划(MILP)模型及其算法,从理论上证明了MILP模型的解空间绝对可行,从而弥补了以往区间线性规划的缺陷,为后续决策过程提供了有利的可行性条件.针对四川邛海流域综合管理,以水污染综合防治的投资成本与运行成本最小化为目标,以总磷环境容量等11个管理目标为约束,建立了20个子流域3个阶段的MILP模型,最终得到10个备选污染控制方案的最优规模、投资和TP削减能力.结果表明:①最优的总投资和TP最优削减量分别达到[620×1061148×106]元和[57.43,59.95]t·a-1重点方案为污水处理厂工程、农村污染控制工程和中度侵蚀水土流失防治工程;②实施基于最优区间解生成的决策方案时,需要严格保证TP环境容量约束,才能实现各阶段的水质达标.     

离子色谱法测定降水中部分阴离子含量的测量不确定度评定

通过对离子色谱法测定降水中F^-、Cl^-、NO3^-、SO4^2- 测量不确定度的分析,找出导致不确定度的因素。对测量不确定度进行计算和评定,结果表明,影响其测量不确定度的主要因素是标准曲线精密度。     

流域系统优化调控的新模型与应用

流域系统具有复合性和非线性特征,其机理过程的数值描述本身也存在随机和认知不确定性.在此前提下,如何优化调控流域系统,实现水质改善和水生态系统健康成为当前水资源、水环境及水生态领域亟待解决的突出问题.本文提出了贝叶斯递归回归树模型和区间不确定性的风险决策分析方法,与强化区间线性规划结合形成了新的不确定性＂模拟-优化＂间接耦合模型,实现流域系统优化调控及风险决策方案.上述方法将应用于美国佛杰尼亚州Chesterfield县Swift Creek水库营养盐TMDL分配方案,确定8个子流域的最小负荷分配以实现叶绿素a浓度达标.结果表明该耦合模型既能表征流域系统特征,也能兼顾不确定性模拟的准确度、计算效率以及不确定性优化与风险决策的解空间全局最优性、绝对可行性,为流域系统优化调控及其未来非线性系统的预测与最优控制提供了新的计算工具.     

PnET-CN模型对东亚森林生态系统碳通量模拟的适用性和不确定性分析

东亚地区森林类型多样,开展区域生态系统碳循环模拟时应考虑森林类型的差异。论文利用基于叶氮浓度-最大净光合作用速率关系的PnET-CN模型,对东亚地区8 个森林生态系统通量观测站点的总生态系统碳交换（GEE）和生态系统呼吸（RE）进行模拟,以探讨模型的适用性并对不确定性来源进行分析。研究结果表明：①PnET-CN模型能较为准确地模拟东亚地区大部分森林生态系统站点的GEE和RE;②模型的适用性排序依次为温带、寒温带、亚热带、 热带,模型未能很好地模拟热带湿地森林GEE和RE 的季节与年际变异;③在同一气候区中,PnET-CN模型更加适用于针叶林碳交换的模拟;④PnET-CN模型比较准确地反映了东亚森林生态系统GEE、RE对气候因子（例如,温度或辐射）的响应,但在低温、较弱辐射条件下模型低估了GEE,在高温或较强辐射条件下高估了GEE;在低温条件下模型低估了RE,在高温条件下模型高估了RE。针对东亚多个森林通量站点的模拟情况,论文提出模型应在以下方面进行改进：①PnET-CN模型计算物候时除了考虑温度之外还应加入土壤湿度的影响,并对不同气候区森林生态系统赋予不同叶片凋落时长;②PnET-CN模型中温度对GEE的限制以及光合最适温度应该根据不同站点设置;③PnET-CN模型应该考虑森林生态系统对环境胁迫的适应性,加强对干旱等干扰的模拟;④同时对于拥有复杂水文条件的森林生态系统应该改进土壤含水量的算法,以准确反映该类型森林生态系统GEE和RE的季节变化。     

再生水补给型水体中病原微生物的来源、归宿及其风险评估

我国北方地区,以污水处理厂出水等非常规水源补给为主的河/湖逐渐成为城市群下游河流的主导类型;以污水处理厂尾水为补给水源的湿地公园近年来亦大量涌现.在节约城市用水、改善生态环境的同时,污水所携带的病原体对环境安全和人类健康带来潜在的威胁.为评估水环境病原微生物污染的健康风险,深入了解水体中病毒的类型以及病毒污染与环境因素之间的关系,认识病原微生物在水环境系统中的迁移轨迹、人暴露风险点及暴露途径具有重要的意义.针对典型再生水补给型水体存在的公共卫生安全问题,借鉴同时探索污水流行病学方法,并结合微生物定量风险评估（QMRA）分析,通过“污染-风险评价-风险预警”的流程,可以实现病原微生物污染全过程风险管理,为城市水环境的管理和良性运行提供理论支撑.     

地表水悬浮态多环芳烃时空变化特征及主要输入源响应机制

多环芳烃（PAHs）是具有三致效应的一类典型持久性有机污染物,具有较高的生态风险.随着工业不断发展,地表水已成为PAHs重要的汇.由于其疏水性特征,PAHs易附着在地表水悬浮颗粒物表面,逐渐积累并可以随地表水长距离迁移而扩大其污染区域,对人体健康和生态环境造成威胁.因此,对地表水悬浮颗粒物中PAHs长时间尺度的时空分布特征和输入源的定量解析研究,可为生态管控和环境政策的制订,提供重要理论依据.对典型地表水悬浮颗粒物中16种优控PAHs长期监测数据进行分析,采用Mann-Kendall趋势检验法评估了PAHs时间变化趋势和突变点;利用小波分析研究其周期变化规律;采用特征比值法和正定矩阵因子分解（PMF）模型分析PAHs的来源,并从拟合优度、因子交换现象和PMF基础运行重现性等方面评估了源解析结果的不确定性.∑₁₆PAHs含量时间变化分析表明,研究区域地表水悬浮颗粒物中∑₁₆PAHs含量呈现显著递减趋势（P<0.05）,平均值最大为6 239μg·kg^-1（2006年）,最小为2 760μg·kg^-1     

大气可降水量卫星遥感反演不确定性对太阳总辐射模拟的影响

辐射传输方程模拟法作为一种较为准确有效的太阳总辐射间接获得方法,其模拟精度受到代入方程的大气参数精度的影响。论文通过将香港2005—2013年卫星遥感反演的大气可降水量产品与地面站数据对比,以68.3%的置信水平分析了卫星遥感反演的大气可降水量的不确定性;并通过收集2005—2013年香港其他影响大气上界太阳辐射到达地表的大气参数,如气溶胶光学厚度、气溶胶单次散射反照率、臭氧含量综合模拟大气环境,确定了大气可降水量的不确定性在夏季和冬季对太阳总辐射模拟（250~2 800 nm）造成的相对误差。研究结果表明,受大气可降水量不确定性影响,使用辐射传输方程法模拟获得的太阳总辐射有1%~3%的相对误差。使用该方法冬季受大气可降水量不确定性影响程度比夏季大。决定相对误差大小的主要因素是波长,大气水汽吸收作用强的波长上,相对误差也大;其次因素是太阳天顶角,太阳天顶角越大,该方法模拟所得太阳总辐射相对误差越大。研究为大气可降水量参数不确定性影响下太阳总辐射模拟的误差评估提供了依据。