基于BPNN的一江两河流域水体中重金属浓度预测

本文将反向传播神经网络(BPNN)应用于青藏高原一江两河流域(雅鲁藏布江山南段、拉萨河、年楚河)水体中重金属浓度预测,探讨了输入变量、预测因子、隐藏层节点数和模型结构的影响.模型以溶解氧(DO)、pH、电导率(EC)、总磷(TP)、铁(Fe)作为网络的输入层,重金属砷(As)、锑(Sb)、钼(Mo)、锰(Mn)的含量作为网络的输出层,使用Levenberg-Marquardt (LM)算法进行训练.其中,BPNN隐藏层的传递函数为tansig,隐藏层节点数为9,输出层的传递函数为purelin,输出层节点数为4.结果表明：(1)以单个元素作为预测因子时,As、Sb、Mo、Mn预测值和实测值的决定系数(R²)分别为0.98、 0.933、 0.894、 0.928;均方根误差(RMSE)分别为：9.7168×10^-4、 1.2508×10^-4、 3.3159×10^-4、1.9188×10^-3.(2)以4个元素作为预测因子时,预测值和实测值的决定系数(R²)为...     

城市河流重金属元素对降雨径流的动态响应

以海口市美舍河市区河段为研究对象,于2020年雨季分别采集降雨径流以及降雨径流汇入后的河流瞬时水样,测定并分析主要重金属元素的浓度及其变化规律,探讨其对降雨径流的动态响应。研究结果表明：降雨径流对河流可溶态污染元素质量浓度的贡献不突出,对可溶态锌（Zn）、砷（As）、镉（Cd）、硒（Se）具有一定稀释作用,排水口下游 3 m处是可溶态铬(Cr）、锰（Mn）、钴（Co）对降雨径流响应最显著区域;降雨径流对各悬浮态元素质量浓度贡献较大,排水口下游7 m处是绝大多数悬浮态元素对降〖JP〗雨径流响应最显著区域;Mn、Zn、Cr、镍（Ni）、As、Co、Cd 7种元素的总质量浓度对降雨径流的动态响应表现为先上升后下降。其中,排水口下游3 m处是Cr、As总质量浓度对降雨径流响应最显著区段,排水口下游7 m处是Mn、Co、Ni、Zn及Cd总质量浓度对降雨径流响应最显著区段。降雨径流对河流主要污染元素年输入总量估算结果表明,海口市建成区降雨径流向美舍河等受纳水体直接年输入量最大的是Mn和Zn,其次是Cr、As、Ni,Se与Cd的年输入量最小。     

Incorporating sorption/desorption of organic pollutants into river water quality model

Preliminary research was conducted about how to incorporate sorption/desorption of organic pollutants with suspended solids and sediments into single-chemical and one-dimensional water quality model of Jinghang Canal.Sedimentation-resuspension coefficient k3 was deduced; characteristics of organic pollutants, concentrations and components of suspended solids/sediments and hydrological and hydraulic conditions were integrated into k3 and further into river water quality model; impact of sorption/desorption of organic pollutants with suspended solids and sediments on prediction function of the model was discussed. Results demonstrated that this impact is pronounced for organic pollutants with relatively large Koc and Kow, especially when they are also conservative and foc of riversuspended solids/sediments is high, and that incorporation of sorption/ desorption of organic pollutants into river water quality model can improve its prediction accuracy.     

危险品运输泄漏引发的河流污染事故模拟研究

针对农药运输过程中发生翻车泄漏事故造成的河流污染,结合SMS软件中的二维有限元水动力模块RMA2及美国环境保护署推出的WASP软件进行模拟研究.利用RMA2模拟水在河流系统中的物理运动,通过一定的转换规则将RMA2输出的结果转变为WASP所需要的形式,运行WASP得到污染物浓度在空间和时间上的变化规律并加以分析.模拟结果表明:在泄漏事故后不久,污染物还没有完全扩散到泄漏点对岸;在一段时间后,在横向扩散的作用下,污染物开始整个横断面上蔓延,断面横向浓度梯度不断减小,但还没有达到完全混合;断面浓度最大值开始从泄漏一侧向河流中心迁移.最后,针对研究案例提出与模拟结果相应的预警分析和应急措施.     

尾矿高浓度排放技术的发展概况及展望

对于尾矿传统湿排技术来说,不仅坝体的稳定性差,对环境也有极大的影响,然而高浓度排放技术有效地缓解或解决了这些问题。文章从尾矿脱水、料浆输送和尾矿沉积等多方面,介绍了高浓度排放国内外发展情况,如多段式到一段式脱水和脱水设备的发展、泵压输送中泵送设备的类型,以及尾矿沉积中排放口的布置方式等。介绍了边坡角预测理论,主要包括Blight和Bentel边坡角预测模型、Kupper提出的边坡角经验公式,以及Sofra和Boger提出的边坡角经验公式。指出了高浓度排放技术存在的问题,如膏体的定义不清晰、高浓度排放的适用条件、沉积裂缝和边坡角预测模型不精确。最后总结了高浓度排放的发展趋势,如膏体排放模式、排放口的中央式布置和设备选型,如高浓度底流和处理量的脱水设备,以及高压高效率的泵送设备等。     

釜溪河自贡城区段季节性低氧成因研究

釜溪河为沱江一级支流,在自贡城区段设有国考碳研所断面。收集碳研所断面近10年来水质自动站数据,分析溶解氧(DO)变化特征,采样调查釜溪河自贡城区段水质及河道底泥污染状况,采用相关性分析、数值模拟等,研究分析釜溪河自贡城区段溶解氧分布特征及碳研所断面季节性低氧成因。研究结果表明,碳研所断面的溶解氧质量浓度变化特征呈现春末夏初最低,白天高晚上低的特征。釜溪河碳研所断面河水耗氧类污染物质量浓度较沱江流域内其他断面高,耗氧强度较大,溶解氧质量浓度较沱江流域其他断面偏低;其次,研究河段中釜溪河污水厂以下河段受污水厂低氧水排入和金子凼堰底层低氧水下泄影响,其溶解氧水平整体较污水厂以上河段低;最后,河段底泥有机质含量较高,春夏季气温升高将导致微生物分解活性增强大量消耗溶解氧,同时,闸坝和外来水体排入的水文扰动造成污水厂以下河段水温梯度弱,表层溶解氧易受底层低氧水影响,促使断面形成季节性低氧现象。溶解氧预测模型结果也进一步证实了温度变化和垂向温度梯度弱是碳研所断面溶解氧质量浓度季节性偏低的主要因素。     

湖相沉积软土中盾构端头关键控制措施研究∗

湖相沉积软土在昆明地区分布广泛,工程性质极其特殊,在该场地中盾构施工风险性极高,易引发端头失稳, 涌水涌砂灾害,探究软土场地盾构端头施工关键控制措施成为亟待解决的问题。采用经验分析法并引入正交试验对端头加固工艺及加固范围进行分析,得出适用性最优工艺与最优加固范围计算模型,给出各工艺应用建议、端头稳定敏感性排序及加固范围理论解。针对现有洞门密封止水系统涌水涌砂风险较大的问题,提出了一种由三道密封构件与两道主动措施组成的新型永久密封止水系统。将所得结论与创新型止水系统应用于昆明轨道交通 5 号线会宝区间端头,采用 MidasGts 与对数螺旋滑动计算模型对端头土体进行数值模拟与稳定性计算,所得位移云图及安全系数与实际施工情况相吻合,由此实现端头加固范围理论解与工程解的统一。从施工现场来看,新型止水系统应用效果非常理想,有效保证了盾构进出洞安全,可为相似盾构工程设计与施工提供借鉴。     

土地利用影响下无定河流域浮游植物群落与环境因子响应

为探究不同土地利用类型影响下,无定河流域浮游植物群落特征变化及主要环境影响因子,于2021年春季（4~5月）和秋季（9~10月）对无定河干支流及典型淤地坝水体进行系统的水生态调查.共鉴定浮游植物273种,隶属于7门90属,春季（241种）高于秋季（189种）,春和秋两季浮游植物密度、生物量均值分别为479.95×10⁴ cells·L^-1、6.41 mg·L^-1和171.29×10⁴ cells·L^-1、2.64 mg·L^-1.流域优势种以硅藻门的梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）、尖针杆藻（Synedra acus）、简单舟形藻（Navicula simples）和谷皮菱形藻（Nitzschia palea）为主,裸藻（Euglena spp.）为淤地坝水体特有优势种.Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数显示春季高于秋季,Pielou均匀度指数变化相对较小.采样点1000 m河岸带缓冲区土地利用类型以耕地和草地为主.环境因子中水温（WT）、浊度（Turb）、pH、溶解氧（DO）、总氮（TN）和总磷（TP）浓度时空变化显著.结构方程模型（SEM）表明：不同土地利用类型通过影响环境因子而间接影响浮游植物群落特征,春季影响浮游植物群落特征的主要环境因子是水温、流速、pH、溶解氧和氨氮（NH₄⁺-N）,而在秋季是浊度、水温和溶解氧.     

大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向（海拔梯度1 000 m）和山体坡面（海拔梯度500 m）设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮（TN）和硝态氮（NO₃ ^-）含量与海拔正相关（P < 0.01）,土壤容重（BD）、pH与海拔负相关（P < 0.001）;②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大（P < 0.01）,丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著（P > 0.05）;③细菌群落以酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加（P < 0.01）,好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔（ELEV）、pH和氨氮（NH₄ ⁺）是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动（P < 0.01）.⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.