面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载，危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求，基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算，构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型，并面向水污染控制单元，开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高；2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态，其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后，针对超载严重的地区，基于双向调控提出排警对策，为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

非点源污染河流水环境容量的不确定性分析

基于河流一维水环境容量计算模型和实测水文水质参数的统计分析,应用MonteCarlo模拟方法,分析模型各输入参数的灵敏度以及水环境容量值的概率分布,建立了非点源污染河流水环境容量的分期不确定性分析方法.本方法表达了由于获取的河流系统信息不确定性和非点源污染发生的随机性引起的水环境容量计算结果不确定性,给出了不同水文期在不同可信度下的河流水环境容量,为实现非点源污染的总量控制提供了可靠的基础.应用本方法,对长乐江的总氮水环境容量进行了不确定性分析.结果表明,根据水质控制目标,枯水期、平水期、丰水期中90%可信度的总氮水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1,其中稀释容量是各水文期水环境容量的主要组成部分.据此,各水文期流域内的总氮现状入河量需削减1258.3～3591.2kg·d-1,丰水期是削减量最大的时期.不确定性分析方法计算得到的水环境容量是基于非点源污染河流水文水质状况的实际变化,这相对于按某一设计流量来确定水环境容量的常规方法更为科学、合理,拓展了水环境容量的研究思路和方法.     

基于EFDC模型的阿什河水环境容量季节性分析

在阿什河流域控制单元划分、气象水文季节性划分等成果的基础上,基于EFDC模型,对阿什河水环境容量的时空变化进行了数值计算与分析。结果表明:阿什河不同控制河段的水环境容量具有明显的季节差异,各河段不同时期的水环境容量与对应流量之间的相关系数为0.883。在冰封期(11月—次年3月),阿什河由上游至下游各控制河段水环境容量为38.3~104.0 t/月;在平水期(6,9,10月)为71.3~192.2 t/月;在融雪为主的春汛时期(4,5月)为108.8~303.6 t/月,在夏汛期(7,8月)可达151.5~434.3 t/月。通过对阿什河水环境容量时空分布差异性进行分析,确定不同时期不同河段的容量总量控制标准,可对以水质改善为目标的流域水环境管理提供参考。     

基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价——以北运河流域为例

现有流域水环境承载力评估研究大多从确定性角度进行评价,从流域水环境承载力超载风险角度评价的较少.为弥补以上不足,本文从不确定性分析角度,耦合水环境和水资源两个水环境承载力分量超载风险及其对应的概率,构建了基于贝叶斯网络的流域水环境承载力超载风险评价模型,并依据超载风险的概率分布确定流域各控制单元的超载风险指数.最后以北运河流域为例,对其水环境承载力超载风险进行了评价,并依据评价结果进行超载风险分区.结果表明：中度超载风险区包含清河闸、榆林庄、大红门闸上、东堤头闸上4个控制单元,重度超载风险区包含南沙河入昌平、前侯尚村桥2个控制单元;基于“卸荷”和“强载”的双向调控理念,在产业结构、技术手段和环保意识等方面从全过程控制角度提出降低流域水环境承载力超载风险的调控措施.     

基于总磷的长湖水环境容量核算

在对长湖流域水资源状况、水质现状、水文条件调查的基础上,根据水质目标的要求,利用纳污水体的概率型水环境容量模型,对基于总磷的长湖水环境容量进行了核算。结果表明：长湖的水环境容量是动态变化的,而模型的选取和参数的取值对概率型水环境容量的计算非常关键。通过计算分析得到长湖磷的概率水环境容量为：19％丰水期：41．9t／a-45．9t／a;49％平水期：31．8t／a～41．9Va;32％枯水期：11．8t／a～31．8t／a。     

无实测资料河流环境容量核算中设计流量推求

水环境容量核算过程中,经常遇到小流域没有实测径流资料,或者有短期实测径流资料但又无法展延的情况,其设计流量只能通过间接途经来推求。文章以颖河流域为例,应用等值线图法、水文比拟法和径流系数法推算该流域的年径流量,相互验证和比较上述3种方法的推算结果,并将成果用于计算设计流量。结果表明,计算方法能满足水环境容量核算的精度要求。     

基于控制单元的双台子河水环境容量核算研究

控制单元作为流域水环境管理的基本实施单位,开展水环境容量核算,对制定控制单元容量总量分配具有科学意义.文章以辽河盘锦双台子河流域为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合水质现状和水环境功能区划,对各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析.结果表明,控制单元的水环境容量与区域水质目标密切相关,在30Q10水文条件下,COD水环境容量为8607.49 t/a,NH3-N水环境容量为1154.35 t/a.COD需要削减47.5%,NH3-N削减30.9%.     

邕江水源地上游水环境容量计算及预测

通过计算邕江上游的水环境容量,对邕江水环境容量的价值做进一步的讨论,确保水源地的安全。分析了邕江水源地上游河段的水文特征,以具有代表性的COD和NH3-N为控制因子,选用水环境容量二维模型,按照水情保证率95%进行计算。得出2007年COD和NH3-N的已利用容量为2751.37t/a和117.63t/a。在对邕江水质进行评价的基础上,还预测出邕江水源地上游河段的COD和NH3-N剩余水环境容量呈上升趋势,这表明水源地上游水质安全。     

水文频率线型选择与综合过程中贝叶斯因子求解新方法

为克服水文频率线型选择和综合过程中,贝叶斯因子求解时参数先验分布确定和线型边缘分布数值积分这两个难点问题,联合应用了贝叶斯采样方法和最大熵原理(POME)求解参数后验分布表达式,然后应用参数采样结果中逐个样本近似求和方法代替线型边缘分布积分过程,进而建立了贝叶斯因子求解新方法。实例分析和Monte-Carlo统计试验验证了该方法的准确性和有效性。分析结果显示:序列长度和参数取值大小等因素对贝叶斯因子和水文线型后验概率求解结果影响较大;由于BIC准则的实质是通过寻求一组最优参数值进行贝叶斯因子求解,因此在受到不利因素影响时参数估计结果往往存在较大误差,使得BIC准则的分析结果也存在较大偏差。贝叶斯因子求解新方法能够克服上述不利因素的影响,可以合理地分析和描述参数不确定性,使得分析计算结果明显改善,因此所提新方法具有更好的实用性和可靠性。     

基于GIS栅格技术湖泊水环境容量核算实践

从环境容量的基本概念出发,以武汉市汤湖为例,利用GIS栅格技术,对湖泊水环境容量进行核算分析。通过降雨前后环境容量总量及空间分布的变化对比,结合湖泊沿岸区域土地利用现状,辨析湖泊面源入流来源及污染特点,对环境容量及水体污染带进行简单而精细化的预判,为水体污染防治方案的制定提供足够的数据支撑,以此探讨栅格分析技术在湖泊水环境容量方面的实践与应用。     

感潮河网水环境容量数值计算

对感潮河网水环境容量和污染物允许排放量的概念进行了分析，考虑了感潮河网水环境容量的时空动态变化及其影响因素，提出了基于感潮河网水质模型的水环境容量数值计算方法。该方法不公反映了感潮河网地区水流运动复杂、流态不稳定、流向多变的特点，而且反映了感８潮河网水环境容量受边界水质变化、河段水质目标不一致、水利工程运行等多种因素影响下的时空变化规律，该方法经过实例计算验证，效果良好。     

雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态对水环境因子的响应

河流生态健康评价是保护河流生物多样性、遏制河流水环境恶化趋势的前提,为探究雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态及其对水环境因子响应机制,于2021年的7月和10月在雅鲁藏布江中游进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定,鉴定浮游植物物种并计算其细胞丰度和生物量,构建浮游植物完整性指数评价该河段河流生态健康状态,分析水环境因子和浮游植物群落时空分布特征、P-IBI值和群落参数与水环境因子的相关性.结果表明,水环境因子在时间上差异不明显,在空间上有显著的差异;浮游植物平均细胞丰度和平均生物量大小为：丰水期>枯水期以及干流>支流,硅藻在群落中占绝对优势,pH和WT是驱动浮游植物时空分布的主要水环境因子;雅鲁藏布江中游生态健康状态整体为"健康-亚健康",河流健康状态枯水期优于丰水期、支流优于干流,EC、TUR、WT、NO₃^--N和NH₄⁺-N是影响该河段生态健康状态的主要水环境因子,可通过影响水体中浮游植物群落演替的方向和速率,参与和影响河流生态系统的物质循环和能量流动过程,驱动了雅鲁藏布江中游河流生态健康状态.     

变化环境下北江流域水文极值演变特征、成因及影响

选用8种概率分布函数,系统分析北江上游犁市和下游石角2站的水文极值流量。以极大似然法估计函数参数,采用K-S、A-D、ABS和AIC拟合优度方法选出变化环境前后最优分布函数。并对水文极值流量变化规律及其影响作了有益探讨。结果表明:1991年后流域下垫面植被减少是造成年最大流量显著上升的主要原因。犁市站极值流量厚尾分布拟合最好,石角站薄尾分布拟合最优,变化环境前后洪水频率最优分布线型基本一致,但流量增大造成分布参数改变已导致分布线型高水尾部特性变陡,相应设计流量偏大。用水文情势发生变化前估计的洪水重现期往往不能很好地描述变化后洪水频率特征。北江上游及时修建防洪水利工程对减轻中下游的防洪压力尤为重要。     

Assessment on the pollution of nitrogen and phosphorus of Beijing surface water based on GIS system and multivariate statistical approaches

This paper presented the characteristics of nitrogen and phosphorus pollution in Beijing surface water during the survey. A significant difference was found out in concentration distribution of various parameters of nitrogen and phosphorus. Most water bodies in five water systems were polluted by total nitrogen with the content even up to 120 mg/L which was higher than exceeded the fifth class standard of national surface water quality standard GB3838-2002 except for several segments of Chaobaihe and Yongdinghe. Ammonia and phosphorus showed a similar tendency of distribution with higher content in Daqinghe, Beiyunhe and Jiyunhe water systems, but with relatively low concentrations in Chaobaihe and Yongdinghe water systems. Meanwhile, nitrate was found at comparatively low content (mostly less than 10 mg/L) and could fit for corresponding water quality requirements. Totally, the water quality of Daqinghe, Jiyunhe and Beiyunhe river systems as well as the lower reaches of Yongdinghe and Chaobaihe was contaminated seriously with high content of total nitrogen and phosphorus. Through multivariate statistical approaches, it can be concluded that total nitrogen, ammonia and total phosphorus was highly correlated to chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, dissolved oxygen and electrical conductivity,which explained the same pollution source from anthropogenic activities.     

基于地下水补给的河流水环境容量计算方法研究

受污染地下水以基流的形式渗入地表水,对其水环境容量产生了影响.文章在地下水连续补给下忽略弥散的一维稳态水质模型解析解的基础上,提出了地下水连续补给下河流水环境容量的计算方法.同时,推导出了水环境容量与地下水污染物浓度、补给强度的关系式以及临界地下水污染物浓度计算公式,最后通过案例检验了公式的实用性和正确性.研究认为:临...     

低流量河流的水量水质平衡研究

针对存在补给关系的河流或河段,提出更切合实际设计条件的水量平衡模型和水量水质平衡模型,进而确定了源与目标之间的响应关系参数和河流或河段的输移作用,在水量水质平衡模型基础上,给出推求自净环境容量的方法。该模型和方法已得到实际应用和检验,具有广泛的应用前景。      

潮汐河流动态水环境容量计算方法探讨

基于目前采用的静态水态水质数学模型计算河流平均水环境容量的方法，难于满足感潮河流的动态水环境容量时变过程，且计算精度不高的情况，提出了潮汐河流动态水环境容量的计算方法和计算步骤，以满足感潮河流水质管理规划的需要。通过对某一感潮河流实际计算应用，表明这一新的计算方法在理论上与实践上是可行的。     

Fluent软件在地表水源热泵系统温排水数值模拟中的运用

运用Fluent软件对重庆市嘉陵江化龙桥段瑞安新天地江水水源热泵系统尾水排入受纳水域的过程进行二维数值模拟,选取Fluent中非耦合、隐式求解器对模型内的定常流动进行求解,得出受纳水域受水源热泵系统温排水影响后的温升面积和温度梯度。结果表明:在温排水流量为2.0×103 m3/h、温差为4℃的条件下,计算该水域沿水流方向温升超过1℃的最大影响距离为150.4 m,温升超过1℃的水域面积约为1 525 m2,为模拟江水面积的8.59%。选取1℃温升值作为温升带的边界控制值,并在热泵系统最大负荷工况下,根据W=Q×ΔT计算研究水域热环境容量为19.402 m3.℃/s,剩余热环境容量为17.736 m3.℃/s。根据地表水环境质量标准,该工程温排水量小于受纳水域的热承载力,不会对受纳水域生态环境造成热污染。     

基于三角模糊技术的河流水环境容量研究

基于河流水环境系统的随机性、模糊性特征,以及资料信息的不足和不精确性,将水环境系统参数定义为三角模糊数。在此基础上,通过将常规的确定性模型参量模糊化,建立了河流水环境容量计算模糊模型。根据该模型,可以计算得到三角模糊数形式的河流水环境容量;再由给定的可信度水平要求,可以进一步将水环境容量由三角模糊数转化为区间值。实例研究表明,相对于常规的确定性方法,所得结果更为科学、合理,而且计算简单、操作方便,具有实用价值。