极限学习机在湖库总磷、总氮浓度预测中的应用

基于传统BP人工神经网络模型训练速度慢、参数选择困难、易陷入局部极值等问题,提出极限学习机(ELM)的水质预测模型。以云南某水库为例,选取NH₃-N、NO₂^--N、NO₃^--N、COD_Mn和水体透明度作为网络输入,TP、TN作为输出, 构建基于ELM的湖库TP、TN预测模型,并将ELM预测结果与传统BP、GA-BP、RBF人工神经网络模型模拟结果进行比较。结果表明,ELM模型预测精度高于传统BP和RBF模型模拟结果,甚至略高于GA-BP模型的预测精度,并且ELM模型具有参数选择简便、训练速度快、不会陷入局部最优值等特点,有着较大的计算优势。     

南京市典型区域城市湿沉降污染成分特征分析

以南京市中心城区鼓楼区和城市郊区仙林地区为对象,对2009年12月至2011年7月每场降雨雨水进行水质监测和分析,研究城市湿沉降面源污染特征。结果显示:①研究区域雨水的主要污染成分为SO₄^2-、NO₃-N、TN和COD;②实验监测期内,鼓楼地区雨水中SO₄^2-、NO₃-N、TN和COD质量浓度均高于仙林地区雨水组分。其中,SO₄^2-质量浓度平均值62.79mg／L,约是仙林地区平均值16.11mg／L的4倍。③干湿周期对雨水水质影响显著。采集的雨水样本中,久未降雨后的首场雨水的COD、SO₄^2-质量浓度值高于相对连续降水后的雨水相关组分,但NO₃-N质量浓度低于连续性降水后的雨水组分。     

基于RF-LSTM的地表水体水质预测

水质预测是水污染防治的重要一环,为提高水质预测的精度,研究随机森林算法（RF）与长短时记忆神经网络（LSTM）相结合的预测方法。以桃林口水库水质监测数据为例,采用RF算法分别筛选出影响高锰酸盐指数（COD_Mn）、氨氮（NH₃—N）、总氮（TN）和总磷（TP）浓度变化的关键特征,在此基础上构建基于RF-LSTM的水质预测模型,并与单一LSTM、RF-BPNN和RF-RNN模型的预测效果进行对比。结果表明：RF-LSTM模型的预测效果均优于其他模型,预测COD_Mn、NH₃—N、TN和TP未来4 h浓度时的决定系数（R²）分别达到0.986、0.990、0.989和0.988,具有极高的预测精度和较强的泛化能力。研究结果为实现高精度水质预测提供了新思路。     

基于Delft3D的苏州市渭塘镇河道水动力水质模拟

为探究苏州市渭塘镇平原河道水质提升的可行方案,基于Delft3D构建了该镇区河道的水动力水质耦合模型,采用Delft3D-FLOW模块对镇区河道2021年10月的水动力时空特征进行模拟,确定了镇区活水泵站与活水推流器的流量；采用Delft3D-WAQ模块,以CODMn、NH₃-N、TP为主要评价指标,论证了旁路净化设施规模的合理性。结果表明:模型水动力模拟结果较为理想,活水效果好；确定老镇片1号活水泵站流量为1.0 m³/s,确定珍珠湖片每组活水推流器感应流量为0.4 m³/s；水质模拟结果较为理想,镇区河道水体通过规模为2万m³/d的旁路净化设施处理后,水质能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水标准,水质提升效果明显。     

淮河流域水质时空分布及土地利用区域影响

采用淮河流域22个水质断面2008—2018年周监测数据,将趋势检测、空间自相关性识别、聚类、回归分析等统计分析技术相结合,检测了pH值和DO、CODMn、NH₃-N质量浓度等4个水质指标的时空变化特征,辨识了典型水质类型及其与不同时空尺度土地利用类型的关系。结果表明:淮河流域水环境整体状况有所改善,各断面水质指标周尺度显著性变化趋势主要集中在非汛期(10月至次年5月),分别有23%、9%、41%和55%的断面pH值显著减小、DO质量浓度显著增加、CODMn和NH₃-N质量浓度显著减小,淮河水系水质指标变化坡度大于沂沭泗水系;3个低pH值聚集中心主要分布在淮河干流上游和洪汝河下游,3个低DO质量浓度聚集中心和2个高CODMn和NH₃-N质量浓度聚集中心主要分布在沙颍河和涡河。22个断面可划分为3种典型水质类型:类型1为弱碱性、低CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在淮河上游和淮河干流;类型2为偏碱性、低DO质量浓度、高CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在沙颍河;类型3为偏碱性、高DO质量浓度、低CODMn和NH₃-N质量浓度断面,分布在淮河中游和沂沭泗水系。类型1水质指标主要与2013—2018年水田和旱地等显著相关,其中水田对pH值影响较大,旱地对其余指标影响较大;类型3的DO和NH₃-N质量浓度与各时期不同缓冲区内城镇用地均显著相关,CODMn质量浓度与2013—2018年其他林地显著相关。     

库尔勒市氧化塘工艺处理效果及相应改进措施

以新疆库尔勒城区某氧化塘为研究对象,分析氧化塘对COD、BOD₅、NH₃-N、TN和TP的处理效果。结果表明: 2009年,该氧化塘对COD、BOD₅、NH₃-N、TN和TP最高去除率分别为72.2%、67.1%、12.1%、14.5%和39.3%。针对2006—2010年该氧化塘系统进水中主要污染物质量浓度逐年上升,出水中主要污染物质量浓度也随之上升,且水质随季节变化波动较大,冬季出水部分水质指标不能确保达标,氧化塘内积累了大量污泥,经常发生底质恶化的现象,建议增加污水预处理设施,改进现行氧化塘处理工艺,冬季增加保温措施等,以提高氧化塘污水处理效果,改善氧化塘出水水质。     

基于响应面法的Fe0/S2O2-8体系氧化垃圾渗滤液去除UV254研究

为提高Fe⁰/S₂O^2-₈体系氧化垃圾渗滤液去除有机物的效果,试验采用响应面法优化反应条件,借助响应面法的中心组合试验设计了以紫外吸光度UV₂₅₄的去除率为响应值的二次回归模型,分析零价铁(Fe⁰)投加量、初始pH值和S₂O^2-₈与12COD₀的质量比3个因素的交互作用,确定最优反应条件。结果表明在Fe⁰投加量为31.3mmol/L、初始pH值为4.4,ω(S₂O^2-₈/12COD₀)为1.14条件下,UV₂₅₄的去除率达到最大值72%。     

新疆和田地区地下水“三氮”污染特征及健康风险评价

为探明新疆和田地区地下水“三氮”污染的现状及其对当地居民健康的影响,对采集的76组地下水水样中的NH₄⁺—N、NO₂^-—N和NO₃^-—N的浓度进行检测,通过统计分析地下水“三氮”的污染特征,采用健康风险评价模型在饮水暴露途径下,进行地下水“三氮”对不同人群的非致癌风险评估。研究结果表明：和田地区地下水中NO₃^-—N的污染程度最大,超标率为2.63%,对不同人群人体产生的非致癌风险指数范围为0~8.438×10^-1（成人）和0~2.360（儿童）;其次为NH₄⁺—N,超标率为1.32%,对人体产生的非致癌风险指数范围为0~3.689×10^-2（成人）和0~1.032×10^-1（儿童）;NO₂^-—N无超标点,非致癌风险指数范围为0~8.573×10^-3（成人）和0~2.398×10^-2（儿童）。研究区地下水中NH₄⁺—N和NO₂^-—N对人体产生的非致癌风险均在可接受范围内,NO₃^-—N对人体产生的非致癌风险应引起重视,且对儿童的影响大于成人。本次研究可为当地地下水污染风险防控提供理论依据。     

短程硝化-强化生物除磷序批式反应器处理畜禽养殖废水

畜禽养殖废水有机物水质水量变化大,有机物、氨氮与磷的浓度较高,直接排放会严重危害环境。通过构建厌氧-好氧序批式反应器（SBR）处理预酸化畜禽养殖废水,分析了不同进水负荷条件下反应器对污染物的去除性能和微生物群落结构的变化规律。结果表明：SBR反应器对高负荷进水中TN、PO^3-₄—P和COD的平均去除率可分别达到64.5%、97.5%和94.5%。反应器出现NH⁺₄—N和NO₂—N亚硝酸同时积累的短程硝化现象,这可能与高进水负荷对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的活性和种群的影响有关。与乙酸盐相比,以丙酸盐作碳源时污泥的强化生物除磷活性更高。随着进水负荷的增大,聚糖菌（GAOs）的相对丰度明显升高。四联球状菌（Tetrasphaera）为反应器中始终占优势的聚磷菌（PAOs）,对反应器除磷性能有重要贡献。在高有机负荷条件下,SBR内PAOs与GAOs之间不存在明显的底物竞争关系,系统脱氮除磷性能未受影响。     

南京市外秦淮河水质模拟及引调水效果

为研究南京市外秦淮河不同引调水方式对秦淮河水质变化的影响并评估调水效果,建立了外秦淮河一维河网水动力和水质模型,模拟不同时期不同水源补给,包括从秦淮新河闸抽引长江水和石臼湖引水,以及在不同闸控系统运行调控方式下,外秦淮河水质的相应变化。结果表明,不同引调水方案条件下,只要满足引水水量,可以显著提高外秦淮河的水质,部分河段水质甚至可以提高1~2个等级。枯季从秦淮新河闸引水工况为50m³/s时,外秦淮河水质COD可达Ⅳ类水,NH₃-N达到Ⅴ类水;汛期从石臼湖引水工况为60m³/s时,外秦淮河水质COD可达Ⅲ类,NH₃-N达到Ⅴ类水标准。研究结论可为南京市外秦淮河环境整治调水调度运行提供参考依据。     

大坝对鱼类栖息地的影响及评价方法述评

本文总结了大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化对鱼类栖息地造成的影响，并归纳了目前国内外对栖息地预测评价的主要方法，对每一种评价方法的特点进行了分析，最后对可采取的生态补偿措施进行了介绍。本文得到的结论为，大坝建设对鱼类的影响很大，但可以通过补偿措施加以恢复。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

基于AutoCAD的二维建模研究

复杂地质体的二维建模,一般采用自下而上依次建立点、线、面的方法,其中面的定义需要手工完成,费时费力,针对ADINA二维建模的不足,用VC编写了AutoCAD To Adina平面建模程序,实现了点、线、面的自动定义,大大缩短了ADINA二维建模的周期,节省了体力,通过实例表明,该方法具有较大的实用价值。     

基于VB下的渡槽设计研究

渡槽是一种重要的水工结构。将渡槽设计与Visual Basic编程理论结合,通过应用计算机编程可实现对渡槽结构进行各部位验算与校核。文章阐述了该软件系统的开发思想和实现过程,同时对总体框架的设计、模块的划分、具体环节的实现作了详细论述。依据各部位的关键技术参数,对渡槽设计相关的水力计算、槽身、刚架和基础结构计算作了论述,并给出了计算机软件设计的流程图,以期为工程设计人员采用计算机程序设计提供参考。     

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤，其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部，如果在出现损伤的范围内没设观测点，现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法，在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，在考虑了测试噪声的情况下，用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制，还需作进一步的研究。     

基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价研究

针对地质灾害影响因素的不确定性、随机性和模糊性的特点,建立了基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价模型。通过确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,得到各评价单元的地质灾害危险性等级。最后,通过工程实例验证该评价方法的可行性。     

对推行以设计为主体的工程总承包(EPC)的认识与思考

EPC(设计—采购—施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式。介绍了EPC工程管理模式的背景和国内外开展EPC总承包管理模式发展现状,总结了EPC总承包管理模式的特点。从水利工程角度出发,阐述了水利行业推行EPC总承包管理模式的必要性和可行性,并提出了建议。     

基于KPCA-PSO-SVM的径流预测研究

为提高径流预测模型的准确性与稳定性,对KPCA-PSO-SVM的径流预测方法进行了研究。在分析径流影响因素的基础上,利用核主成分分析(KPCA)法对径流影响因子进行非线性特征提取,获得主成分作为支持向量机(SVM)的输入变量,建立了径流预测SVM模型,其中模型参数通过粒子群算法(PSO)进行优化。模型建立后,以新疆伊犁河雅马渡站中长期径流预测为例进行分析。预测分析结果表明,在拟合和检验阶段模型的平均相对误差分别为0.77%和7.64%,与其他预测模型比较,基于KPCA-PSO-SVM方法建立的径流预测模型有较好的预测和泛化能力,是一种行之有效的中长期径流预测方法。     

大坝安全信息权研究

大坝原型观测数据本身包含了丰富的信息，内在反映了监测项目之间的某种客观关系，基于此，应用PCA法及PPA法建立了确定大坝安全评价信息权重的正分析模型，一方面能够对数据进行降维处理，另一方面能挖掘数据内在信息，提取指标的相对重要性；并基于最优化准则，建立了信息赋权整合模型，解决了多种数学方法计算结果不一致性问题，最大限度地保持原始信息的完整性。     

深层岩石二次人工致裂缝效果影响因素分析

针对深层岩石二次人工致裂缝过程中影响因素复杂、施工技术界限模糊等问题,以泌阳凹陷赵安鼻状构造 HTY 三段地层为例,采用二维二相油藏 － 裂缝系统模型结合正交试验方法,定量分析含水饱和度、地层压力、有效渗透率、压裂规模等因素对岩石二次人工致裂缝效果的影响,确定深层岩石二次人工致裂缝施工过程中的关键因素,确立施工技术界限。结果表明: 岩石二次人工致裂缝效果与地层压力、储层渗透率、施工规模、地层含油饱和度及油层有效厚度成正比,影响该区块二次人工致裂缝效果的主要因素为含水饱和度、有效渗透率、地层压力和人工致裂缝长度; 岩石二次致缝技术界限为地层压力保持水平 ＞ 70% 、含水饱和度≤50% 、有效渗透率≥0. 5 × 10^ － 3μm^2。以此作为该区块人工致裂缝选井选层依据,配套施工工艺,现场单井二次人工致裂缝效果良好。