活性污泥模型研究及其应用新进展

本文阐述了IWA活性污泥模型的研究进展以及在我国的应用研究状况,分析了应用IWA活性污泥模型面临的困难,指出了模型在我国的发展前景。     

环境模型中敏感性分析方法评述

模型本身及其参数的不确定性使其模拟结果的可靠性备受争议,科学地认识模型的不确定性并对其进行定量的评价一直是环境模型研究的前沿,也是环境模型构建和应用过程中不可缺少的环节.通过敏感性分析,研究模型输入参数的变化对模型输出结果的影响程度,有助于了解并简化模型结构、提高参数率定效率、增进模型精度并增加模型应用的可靠性.本研究总结了敏感性分析在环境模型中的作用,并对常见的敏感性分析方法的原理、应用范围和优缺点进行了综述.最后,阐述了敏感性分析在环境模型模拟决策中应用的现状和未来研究方向.     

生态模型在水体富营养化研究领域的应用进展

生态模型在水体富营养化研究领域的应用拥有巨大潜力,为帮助初学者尽快掌握近年来生态模型在水体富营养化领域的研究成果,运用CiteSpace梳理了2008-2018年生态模型在水体富营养化领域的应用进展,以期为生态模型在水环境领域的广泛应用提供参考.以WoS（Web of Science）核心库收录1 523篇文献和CNKI（中国知网）数据库收录的3 779篇文献为样本数据源,通过可视化分析软件CiteSpace进行相应的数据挖掘和计量分析,提炼出生态模型在水体富营养化领域应用进展、前沿热点、演化路径和未来趋势.采用文献调研、分类梳理的方法,系统地分析和总结了EFDC系列模型、CE-QUAL-W2模型、DYRESM-CAEDYM模型、AQUATOX模型、Vollenweider（VOL）模型、PCLake模型、MIKE系列模型、WASP模型在水体富营养化领域应用现状、局限性、不确定性来源及注意事项.结果表明:2008-2018年国外研究应用热点主要涉及富营养化、营养盐循环对水生态系统的影响、气候变化及富营养化水体的管理等领域;国内热点研究则主要集中在水体富营养化问题相关领域应用.研究显示,新型试验数据的采集与获取（遥感数据、高频传感器）、大数据、数据-模型耦合及数据同化、生态建模之间耦合等应用是未来发展趋势.      

生态通道模型及其在水生态系统中的应用探讨

文章对生态通道Ecopath模型方法的提出及发展进行了简要介绍,并归纳了该方法在国内外水生态系统研究和管理中的应用,探讨了其应用过程中存在的问题。Ecopath模型目前主要应用在海洋生态系统中,因此在淡水生态系统应用具有一定的发展前景;在模型建立过程中,研究区域的生物种群动态及食性组成等基础研究的不足,会导致模型需要的食性数据难以获得,功能组的划分及数量较难把握,模型P/B、Q/B参数的计算及输入的准确性不高;对于Ecopath模型的敏感度分析、输入参数的不确定度分析及模拟效果的评估,在该模型发展及应用过程中将越来越受到关注。     

3种常见拉格朗日大气污染扩散模型的理论与应用研究

拉格朗日扩散模型是目前常用的空气质量模型之一,对拉格朗日扩散模型在大气环境质量中的应用与研究的总结有助于进一步提高空气质量模型的预报水平,改善环境空气质量。对当前应用较多的3种拉格朗日扩散模型CALPUFF、HYSPLIT-4和TAPM进行归纳总结,介绍了3种模型的发展历程以及理论基础,概括了不同模型的验证情况与在不同情况下的应用结果,并对3种模型的局限与发展提出了建议。对不同拉格朗日扩散模型的总结研究,可以为环境污染物的预测模拟提供进一步的研究参考方向,并为环境工作者提供一定的参考。     

地下水DNAPLs污染修复多相流模拟的替代模型

应用克里格法、支持向量回归法、核极限学习机法建立多相流模拟模型的替代模型,并应用集对分析法建立组合替代模型,通过将多种替代模型进行对比,分析不同替代模型在地下水DNAPLs污染修复多相流模拟问题中的适用性.结果表明,3种单一替代模型中,克里格模型的精度最高,其次是核极限学习机模型,最后是支持向量回归模型;应用集对分析原理建立集对权组合替代模型,与单一替代模型相比,其模拟模型的逼近精度更高,且提升效果十分显著,平均残差和平均相对误差分别为0.4009%和0.5373%;集对权组合替代模型运行一次仅需1.5s,选择组合替代模型代替多相流模拟模型进行地下水DNAPLs污染的修复方案优选分析,能够大幅减小模拟-优化过程的计算负荷,并保持较高的计算精度.     

人工神经网络在环境科学中的应用研究

以B-P网络为例介绍了人工神经网络模型的应用原理。以开拓人工神经网络在环境科学中的应用范围为目的,综述了几种常用神经网络模型在环境预测与评价2方面的应用性能。结果表明:人与环境关系的科学量度是多方位、多因素的非线性模糊问题,而人工神经网络模型具有解决该类问题的独特优点。针对不同环境问题,优选模型,开拓人工神经网络方法在环境科学中的应用范围,为环境问题的解决提供新的技术手段。     

后向轨迹模型在颗粒物区域影响溯源研究中应用现状

本文介绍了后向轨迹模型的基本原理和应用实例,调研了长三角地区运用后向轨迹模型分析颗粒物潜在源区的研究现状,同时展望了后向轨迹模型应用的发展趋势。     

国内外流域水文模型应用进展

基于国内外流城水文模型分类与特点,针对目前广泛研究与应用的分布式水文模型,总结并分析了国内外现有模型的结构与机理,分析了模型在不同流域实践应用中的优越性以及存在的相关问题;展望了流域水文模型的发展趋势,为流域机构相关工作人员开展污染防治、规划管理工作提供有力的参考依据.     

基于模拟-优化方法的地下水污染源溯源辨识

以抚顺市某煤矸石堆放场为研究区,根据研究区的实际条件建立地下水污染质运移模拟模型,预测地下水污染质未来时空变化特征.基于正演预报结果构建了假想例子,应用模拟-优化方法对地下水污染源源强及场地的渗透系数进行反演识别.为减小优化模型反复调用模拟模型所产生的计算负荷,分别采用Kriging方法和BP神经网络方法建立了模拟模型的替代模型.最后运用模拟退火法求解优化模型,得到反演识别结果.研究表明：应用Kriging方法建立的替代模型输出结果的平均相对误差为0.3%;应用BP神经网络方法建立替代模型的输出结果平均相对误差为1.5%,应用两种替代模型对污染源源强识别的相对误差均小于0.5%,对场地两个参数分区渗透系数识别的相对误差均不大于5%.综上,应用Kriging方法建立的替代模型精度高于BP神经网络方法,利用基于两种替代模型的模拟-优化方法对污染源源强和渗透系数进行同步识别精度可以满足实际需求,是有效可行的.     

城市供水管网模型参数自动识别方法研究

在分析城市供水管网模型建设和应用问题的基础上,针对管网模型参数识别这一核心问题进行了研究,提出了基于GIS和SCADA的管网模型参数自动识别的流程,分析了管网模型参数自动识别的核心算法,提出了基于RSA方法的灵敏参数自动识别和基于MCS方法进行参数识别的算法和技术路线,并完成了管网模型参数自动识别模块的编程实现.最后选择一个典型城市小区供水管网为案例,进行了管网水力模型参数自动识别的示例研究,并得到满足要求的模型参数.     

机动车排放控制应用模型初探

本文对机动车排放控制现状、对策评价方法及排放模型进行分析,并简述模型在北京市的应用.     

反渗透在环境工程中的应用

阐述了反渗透膜的分离机理(氢键理论,优先吸附-毛细管流动模型,溶解-扩散模型,等),反渗透膜技术在环境工程(重金属废水,垃圾渗滤液和印染废水处理)中的应用,以及膜集成工艺处理废水的概况,并对反渗透膜技术的研究和发展方向进行了展望。     

AERMOD大气扩散模型研究综述

AERMOD模型是美国环保局和美国气象学会联合开发的一种大气扩散模型,它采用了最新的大气边界层和大气扩散理论,替代ISC(Industrial Source Complex)模型成为美国的新一代法规模型,该模型已被列入我国环境影响评价技术导则--大气环境(HJ/T2.2-2008)推荐模型之一。国内外针对该模型开展了很多研究,主要集中在:AERMOD模型与其它大气扩散模型的对比研究和评价;AERMOD模型运行所需气象数据的模拟以及AERMOD模型在某些领域中的具体应用。AERMOD模型较我国旧版环境影响评价技术导则--大气环境(HJ/T2.2-93)推荐模型更能反映污染物的实际扩散规律,但由于目前该模型系统在国内的应用不算广泛,而且该模型本身也一直在不断完善当中,因此,为验证它的可靠性、合理性及实用性并确定其预报准确率,建议在该模型推广应用到一个新的地区或城市之前应当经过模型评估过程。     

基于可拓评价的农村饮用水工程运行管理模式研究

针对农村饮用水工程运行管理模式的多样化和复杂化,选择一种新型的动态可拓评价模型,以浙江省为例选择典型的3种运行管理模式,即村集体管理模式、承包管理模式和用水户协会管理模式进行比较评价,旨在通过评价找出它们的适应条件及优劣,以便在全省范围内推广应用。评价过程中创新性地将可拓评价模型和离差分析法相结合,建立了可拓评价的物元模型、过程元模型和事元模型,通过确定衡量条件、离差分析法确定权系数、建立关联函数与计算合格度、计算规范合格度、计算优度等一系列步骤,选取了浙江省丽水市莲都区15个不同运行管理模式的农村饮用水工程进行评价,得出评价结果。评价结果与实际基本一致,验证了模型和方法的可行性,这为下一步模型的推广应用及信息化提供了基础,同时也为决策部门开展农村饮用水工程运行管理的模式应用提供了技术支撑。     

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节,是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来,以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用,但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤,梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法,针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象,评价现有研究的模型评估验证过程,分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明,我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程,能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出,说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果,模型模拟效果较好.但是,针对SWAT模型评估验证方法的研究较少,在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别,结合研究区域特征建立本地化应用数据库,加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时,应完整地开展模型评估验证,并分析模型不确定性对决策的影响.      

HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

非点源污染负荷模型的比较与选择

随着点源污染治理的深入,非点源污染的严重性日益凸显。对非点源污染进行定量化和有效控制的方法是通过非点源污染负荷模型对各类非点源的形成、迁移转化以及负荷量进行模拟。然而,非点源污染模型大都由发达国家开发,而且结构和参数各不相同,如何在实际应用中选择适合的模型成为非点源污染模拟的重要问题。文章选择国内常用的SWAT、HSPF、AnnAGNPS和GWLF 4个非点源污染模型,从结构、输入输出以及所应用的流域来对模型进行比较,最后给出非点源污染模型在国内使用时,模型选择的原则和建议。     

Dobbins概率边界模型及应用

在W.J.Padgett等对随机水质模型研究的基础上,本文以样本资料为重要信息,直接推求BOD和DO的联合分布函数。以此为基础,结合地面水水质标准,推出BOD-DO的耦合达标率公式,同时结合Dobbins模型导出了上游断面的BOD-DO概率边界值计算式。以沱江流域顺河场至中瓷厂水质资料作为实例进行计算,结果表明模型有广阔应用前景。