华北地区水资源及水安全问题的思考与研究

结合中国科学院知识创新工程项目“华北地区水循环与水资源安全”的研究工作,论述华北地区紧迫的水安全问题与反思,展望国际水科学研究前沿与热点问题,介绍中国科学院在变化环境下的水循环、农业节水和水资源安全研究的阶段成果和近期研究行动计划,提出中国北方特别是华北地区的水文水资源科学研究与发展的几点建议。目的是研讨未来中国北方特别是华北地区水资源安全国家需求中的长远发展的前沿性问题。     

油锯手在不同作业条件下的心率变化状况

日本有关部门对油锯手在不同作业条件下进行伐木、打枝和造材作业时的心率检测表明 ,一是在平坦林地上用轻型油锯 (指油锯重量不超过 4 .8ｋｇ)进行 30ｍｉｎ的伐木、打枝和造材作业 (以下简称为作业 )时的心率 ,在 15ｍｉｎ内为 114～ 118次 /ｍｉｎ ,在16～ 30ｍｉｎ时有所增加。二是改用重型油锯 (指油锯重量为 9.8ｋｇ)进行 4 5ｍｉｎ作业时的心率 ,在 15ｍｉｎ内为 12 6～ 136次 /ｍｉｎ ,在 16～ 30ｍｉｎ时有所增加 ,在 31～ 4 5ｍｉｎ时明显增加。三是在缓坡林地上用轻型油锯和重型油锯进行作业时 ,15ｍｉｎ内的心率分别为 12 8～ 1…     

深度学习下吊装作业工人防护装备及吊钩检测方法

为解决危大工程中吊装作业安全管理的问题,基于深度学习构建目标检测算法(You Only Look Once version 5,YOLOv5)网络模型,针对进入吊装作业区域内人员的防护装备进行多目标融合检测,并对吊钩在施工过程中的状态进行检测。在原始的检测网络模型中引入4种注意力机制,并通过5种训练模型的结果对比分析,进而选择卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module, CBAM)最优模型。优化后的检测模型对安全帽的平均识别精度达86.5%,对反光衣的平均识别精度达83.0%,对吊钩的状态识别精度达92.0%。将训练好的人员检测模型和吊钩检测模型打包成exe执行文件,应用到施工安全管理人员的中控平台,可帮助管理人员更好地判断吊装作业的工作情况,进而及时进行风险管控。     

基于深度学习的排污口污染物浓度预测研究

入河排污口是污染物进入生态环境的最后一道关口,预防超标排放是改善流域生态环境质量的基础.为实现排口超标排放事前预警,本研究以长江泰州段两类典型排口(污水处理设施排口和工业企业清净下水排口)为例,利用排口污染物监测数据与气象数据,基于长短期记忆神经网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、卷积循环神经网络(CRNN)等深度学习算法构建多污染因子(总氮、氨氮、COD、总磷)浓度预测模型,并结合SHAP分析结果识别影响排口水质预测的重要因素.结果表明：(1)单层与双层GRU模型在排污口未来6 h污染物浓度预测中表现较好,R²可达0.67～0.81;(2)自相关变量的累积重要性绝对值占比超80%,对排口污染物浓度预测的影响显著大于其他输入变量.该方法有潜力拓展应用至其它排污口类型及其它污染因子的浓度预测,为排口污染预警和全链条管理提供技术支撑.     

嘉兴市不同天气条件下大气污染物和气溶胶化学组分的分布特征

为研究不同天气条件下大气污染物(PM_(2.5)、PM_(1.0)、SO_2、NO_2、O_3和CO)和气溶胶化学组分的污染特征,分别使用SHARP-5030监测仪、热电EMS系统、气溶胶化学成分在线监测仪(ACSM)和宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)对嘉兴市2015年5月1~31日PM、污染气体、PM_(1.0)中化学组分和10 nm~10μm气溶胶数浓度进行了观测分析.结果表明,观测期间嘉兴市PM_(2.5)、PM_(1.0)、SO_2、NO_2、O_3和CO的平均浓度分别为52.8和37.2μg·m~(-3)、10.3μg·m~(-3)、38.1μg·m~(-3)、92.1μg·m~(-3)和1.2 mg·m~(-3).PM_(1.0)中OA、SO_2-4、NO-3、NH_4~+和Cl-的平均浓度为2.18、1.24、0.87、0.63和0.08μg·m~(-3).数浓度主要集中在爱根核模态(20~100 nm),浓度为12 411.2 cm~(-3),其次是核模态(10~20 nm),浓度为4 946.6 cm~(-3).不同天气过程中PM和污染气体的浓度分布和日变化特征不同.不同天气条件下PM_(1.0)中化学组分分布不同.雨天和晴天PM_(1.0)中化学组分浓度从大到小顺序均为OASO_2-4NO-3NH_4~+Cl-,新粒子天PM_(1.0)中化学组分浓度的顺序为OANO-3SO_2-4NH_4~+Cl-.新粒子天OA和NO-3分别是晴天的1.61和1.42倍,说明OA和NO-3是影响新粒子生成事件的主要化学成分.不同天气条件下不同模态气溶胶的日变化特征不同.     

一种新型高效石化废水深度处理工艺的应用

目前石化污水通常采用预处理+生化处理+深度处理,处理后可达到GB31570-2015、GB31571-2015的排放标准,无法满足特殊地区要求COD处理到30mg/L以下,文章介绍了一种新型高效石化废水深度处理工艺,该工艺创新地采用"高效气浮+臭氧催化氧化+改良多级曝气生物滤池+加炭高密沉淀池"流程对石化废水进行深度处...     

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究

以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水(含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水)为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草(Pontederia cordata)、绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)、梭鱼草+绿狐尾藻组合(Pontederia cordata +Myriophy...     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5～33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探...     

宜宾附近金沙江、岷江和长江TP、BOD5和CODMn含量的季节性变化

本文报道了宜宾附近金沙江、岷江和长江2001~2005年TP、BOD5和CODMn含量的季节性变化,并初步分析了原因。研究表明,金沙江和岷江的TP和BOD5含量的季节性变化规律基本一致。金沙江和岷江的丰水期/平水期/枯水期的TP含量比值分别为1/0.74/0.43和1/0.59/0.73。两江TP含量丰水期高于平水期和枯水期,主要是由于丰水期含沙量高的缘故。金沙江和岷江的丰水期/平水期/枯水期的BOD5含量比值分别为1/0.84/1.45和1/1.30/3.38。岷江BOD5含量的丰水期/枯水期比值(3.38)远高于金沙江(1.45),可能是岷江中游成都平原和下游乐山-宜宾丘陵区人口稠密区的污染物排放量大的缘故。金沙江丰水期的BOD5含量高于平水期,可能和丰水期河水含沙量高、泥沙含有机物有关。金沙江和岷江CODMn含量的季节性变化差异较大。金沙江丰水期>平水期>枯水期,比值为1/0.74/0.43;金沙江的CODMn含量的季节性变化与TP一样,主要受含沙量的影响。岷江CODMn含量丰水期和枯水期高,平水期低,比值为1/0.74/1.08。岷江丰水期高与含沙量有关;枯水期高与河水污染严重有关。金沙江和岷江CODMn含量的季节性变化差异较大,金沙江丰水期/平水期/枯水期的比值为1/0.74/0.43;岷江为1/0.74/1.08.金沙江的CODMn含量的季节性变化与TP一样,主要受含沙量的影响。岷江丰水期和枯水期相当,可能是由于丰水期含沙量高,而枯水期流量小,河水污染严重。最后,比较了宜宾挂弓山断面和三峡库首朱沱断面的TP、BOD5和CODMn含量,朱沱断面的BOD5含量高于挂弓山断面,显然是宜宾-朱沱河段接纳了沱江等四川盆地支流汇入的大量污染物质的缘故。