BASIN SCALE WATER MANAGEMENT AND FORECASTING USING ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS1

ABSTRACT: Water scarcity in the Sevier River Basin in south‐central Utah has led water managers to seek advanced techniques for identifying optimal forecasting and management measures. To more efficiently use the limited quantity of water in the basin, better methods for control and forecasting are imperative. Basin scale management requires advanced forecasts of the availability of water. Information about long term water availability is important for decision making in terms of how much land to plant and what crops to grow; advanced daily predictions of streamflows and hydraulic characteristics of irrigation canals are of importance for managing water delivery and reservoir releases; and hourly forecasts of flows in tributary streams to account for diurnal fluctuations are vital to more precisely meet the day‐to‐day expectations of downstream farmers. A priori streamflow information and exogenous climate data have been used to predict future streamflows and required reservoir releases at different timescales. Data on snow water equivalent, sea surface temperatures, temperature, total solar radiation, and precipitation are fused by applying artificial neural networks to enhance long term and real time basin scale water management information. This approach has not previously been used in water resources management at the basin‐scale and could be valuable to water users in semi‐arid areas to more efficiently utilize and manage scarce water resources.     

Biological treatment of clogged emitters in a drip irrigation system

This study was conducted to investigate microbial organisms that can be used for preventing clogging in drip irrigation systems caused by biological factors. A total of 25 fungi isolate and 121 bacterial strains were isolated from water samples collected from drip irrigation systems in tomato greenhouses in the eastern Anatolia region of Turkey in the spring season of 2001. Biological clogging of emitters in a model drip irrigation system was experimentally caused by application of the microorganisms (fungi and bacteria) isolated in the study. Three antagonistic bacterial strains in the genus Bacillus spp (ERZ, OSU-142) and Burkholdria spp (OSU-7) were used for treatment of biological clogging of the emitters. The results showed that the antagonistic bacterial strains tested have the potential to be used as anti-clogging agents for treatment of emitters in drip irrigation system. This is the first study that demonstrated that antagonistic microorganisms can be utilized for treatment of clogging in drip irrigation systems.     

再生水灌溉利用的生态风险研究进展

污水再生回用因其具有显著的社会、经济及生态效益,已成为缓解水资源危机的一项重要举措.城市绿地和农业灌溉作为再生水的主要利用途径之一,在国内外已经得到广泛推广实践.为了解国内外在再生水灌溉利用风险方面的研究进展,本文围绕再生水典型污染物包括盐、氮、重金属和新型污染物、病原菌等,从对土壤质量、植物生长、地下水质量和公众健康等几方面,对再生水灌溉利用的生态风险进行了系统分析.结果表明,盐分及盐离子是再生水灌溉利用的主要风险,灌溉利用导致疾病传播的风险始终存在,而新型污染物的生态风险是科学研究热点.借鉴国外经验,分别就城市绿地和农业的灌溉提出了风险管理措施.最后,提出了加强长期定位研究和模型研究,建立再生水水质、灌溉管理与生态风险的有机关联,进行再生水灌溉土壤承载力评价和建立风险管理体系等5项建议,以促进再生水安全利用.     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

河套灌区土壤水和地下水动态变化及水平衡研究

为探究田间土壤水及地下水在不同作物种植区、不同灌期等情况下的动态变化规律与水平衡特征,以春小麦、玉米、向日葵为典型作物,在河套灌区选取4块2亩的试验田,于2009年4-11月采集田间土壤及地下水样品进行研究.结果表明,不同作物地块间土壤含水率的变化差别主要集中在5-9月的作物生长期.夏灌灌水量不足,土壤含水率呈下降趋势,田间土壤水分变化属于“蒸腾蒸发消耗型”;秋浇期内水量充足,各地块各土层含水率均明显增加,田间土壤水分呈“入渗补给型”.各地块地下水埋深月均变化趋势基本一致,由于优先流的存在,地下水对灌溉降水响应快.本文定量研究了区域土壤水和地下水的变化规律,揭示了灌区水平衡要素间的相互转换关系,可为灌区科学合理的水资源管理提供理论依据.     

重庆城口地区下寒武统黑色岩系重金属富集特征及其生态环境效应

重庆城口地区广泛发育有下寒武统黑色岩系。测定了城口地区下寒武统黑色岩系中多金属富集层、黑色岩系岩石及其风化土壤、硅质岩样品中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Pb含量。结果表明多金属富集层中重金属相对比较富集,其中Cd、Zn、As的富集程度较高,富集系数平均分别为119.67,10.73,7.30。运用地质累积指数法和生态危害指数法评价了重金属的潜在生态环境效应,其中Cd、As的生态危害较大,黑色岩系尤其以多金属富集最为明显,在未来的研究中关注多金属富集层中Cd、As的生态环境效应。     

老边区城区环境噪声功能区划分综述

噪声功能区划分是环境保护工作的主要内容之一。通过对营口市老边区自然条件及城区状况的分析,对噪声区域进行了详细科学的划分,为提高人居环境质量、加强噪声防治工作及城市规划建设提供了参考。     

淠河灌区集中式饮用水源地水质健康风险等级研究

为了解淠河灌区集中式饮用水源地水质健康风险状况,选取Cr6+、As、Cd、Pb、Mn、Cu、Zn、Fe、F、NH+4-N等10项污染因子作为健康风险指标,运用三角模糊集理论和α-截集技术,确立置信度为0.8,得到各污染指标的健康风险区间值;同时建立模糊化特征的风险等级判别标准和判别方法.结果表明,该水源地水质总健康风险值为4,风险等级为Ⅳ级(一般).3种化学致癌物Cr6+、As、Cd合计风险区间值介于5.586×10-5~9.365×10-5之间,风险由高到低的顺序依次为:Cr6+AsCd,浓度在空间上变化不大,具有一定的负面效应,但均未超过美国环保署推荐的最大可接受水平1.0×10-4;Cr6+风险区间值较大,风险等级较高,应将Cr6+作为首要的健康风险管理控制指标.其余7种非致癌化学有毒物没有风险,不存在负面效应,非致癌健康风险明显低于致癌风险.     

欧洲水管理实践对中国流域水环境管理的启示

针对流域水环境管理的顶层设计,Water Framework Directive（WFD）是一部具有法律约束力的水框架法令,已成为欧洲水环境管理的有效的工具,实现了流域水环境的经济和生态的协调、综合管理。综述了欧洲水框架指令WFD研究进展,介绍了WFD提出的背景、要点、编制路线图和相应WFD水环境管理经验,对了解和掌握国际先进的流域水环境管理经验和最新形势具有一定借鉴意义。     

大连星海地区环境空气中挥发性有机物的臭氧生成潜势研究

以该实验的观测资料为基础,通过数据分析表明,对大连星海地区OH自由基消耗的主要环境VOCs组分是烯烃类物质,对O3生成潜势贡献最高的环境VOCs组分是芳香烃类物质;综合LiOH及OFP值评价,识别影响大连星海地区O3生成的关键环境VOCs反应活性物种为丙烯、甲苯、间对二甲苯等物质。