基于典型降雨TN入库过程的水库水质响应数值模拟分析

以东北某大型水库为例,应用MIKE3软件,根据夏季典型降雨入库过程,模拟了水库水动力场。根据面源污染物入库质量浓度的时间变化特征,以TN为代表因子,对TN入库的动态过程进行了三维数值模拟。结果表明:面源污染物TN质量浓度与降雨量和入库流量有较强的相关关系;强降雨初期是面源污染的高峰期;在空间分布上,TN污染团中心在12 h、42 h、60 h、78 h时迁移扩散至入库口下游0.42 km、2.25 km、3.33 km、4.04 km;在时间尺度上,TN表层在对应时刻超标范围分别为0.98 km2、2.72 km2、3.71 km2、4.77 km2,污染团中心的质量浓度逐渐降低,分别为3.6 mg/L、3.1 mg/L、2.5 mg/L、2.1 mg/L。     

和龙水库水质调查与健康风险评价

为研究和龙水库水质状况及对人体健康产生的危害风险,采用单因子评价法和有机污染综合指数法对和龙水库20个采样点为期1a的水质监测数据进行了评价;并采用美国环境保护局(USEPA)推荐的健康风险评价模型,对水库主体水域水体进行人体饮用健康风险评价.结果表明,和龙水库主体水域水质采样年度整体为Ⅳ类水,且春季水质为开始污染水平,其余各季节水质为一般水平.水库水体中化学物质As所产生的致癌风险为1.59× 10-5～3.37× 10-5a-1,远高于人体最大可接受风险(1×10-6a-1).而由Cu、Zn、Mn和NH4+-N所引起的非致癌风险(10-10～ 10-11 a-1)均低于最大可接受风险(1×10-6a-1).和龙水库周边养猪场的污水排放可能是其主要污染源,养猪场附近河段的水体全年为劣Ⅴ类,属于严重污染水平;主要超标污染指标为BOD5、NH4+-N、总磷、COD,各指标值分别是水库主体水域水体的268.49、253.15、55.81、40.38倍;猪场废水中As是导致水库主体水域As人体健康风险超标的主要原因.因此,需要加强对和龙水库周边养猪场的排污治理,以保障水库水体质量.     

基于Matlab软件的突发事故水质解析模型与应用

为快速分析突发性水污染事故可能造成的水环境影响,建立了基于Matlab软件的突发事故水质解析模型。以浙江省某河流为例,分析了上游突发水污染事故形成的污染团在河流中的迁移扩散规律、影响范围、事故下游各断面水质变化过程以及取水口等敏感点的超标时间及超标程度。同时详细分析了近岸和远岸边界对污染物反射所造成的浓度叠加影响、合理的边界反射次数,以及水流流速、扩散系数、降解系数等主要水文水质参数对污染团扩散的影响。     

基于改进QUAL2Kw模型的水环境重金属污染模拟

重金属污染是目前最主要的水环境问题之一。由于水体中的重金属迁移转化过程复杂,加之当前我国重金属污染形势严峻,以及重金属监测数据缺乏,相关的重金属模型在准确模拟重金属浓度变化方面存在一定的局限性。通过对一维河道水质模型(QUAL2Kw)进行改进,嵌入重金属模拟模块,并将其应用于刁江的水质模拟中,同时实现了河道常规水质指标和重金属指标的模拟。在此基础上,运用遗传算法率定模型参数,并进行了模型验证。结果表明,改进的QUAL2Kw模型能够较好地模拟实际水质状况,模拟结果显示,北京屯支流对刁江干流总氮、总磷及重金属锌、铅、镉浓度的影响较大。这一研究结果有利于准确评估重金属污染状况与其他水质指标的相关性,为水环境管理部门预测重金属污染风险及制定水污染治理措施提供依据。     

基于MIKE11的浑河沈抚段非汛期闸坝分区生态补水量研究

针对高度受控河流——浑河沈抚段非汛期水质差生态需水量不足导致的生态环境恶化问题,研究了非汛期浑河沈抚段闸坝分区生态补水量。采用MIKE11水动力模型对抚顺二站和沈阳三站两个水文站2014年9—12月的实测流量、水位进行模型率定;采用2015年1—4月的实测流量、水位对模型进行验证,在保证模型精准度的基础上模拟研究区域13个断面的水文情况。根据1964—2014年的水文数据,采用月保证率及Tennant法综合计算生态环境需水量。为避免上下游水量重复问题,真实反映各区段生态环境需水量差异,采用一种全新的以闸坝为分区节点的方式计算了12个区段的分区生态环境需水量。通过上下游整合计算方法计算生态环境补水量,通过调控大伙房水库泄水量在改善水质的同时满足生态环境需水量。经计算,浑河沈抚段非汛期大部分区段处于生态需水量缺少状态,12个区段的分区生态环境需水量为4.65×10~8m~3。采用大伙房水库增泄水量的方式来改善研究区域生态环境恶化情况,经计算大伙房水库补水量为2.15×10~8m~3;最小日增泄流量出现在12月,为6.17 m~3/s;最大日增泄流量出现在4月,为27.39 m~3/s。     

基于向量自回归模型的水质异常检测研究

水质异常检测对保障用水安全具有重大意义。为了准确有效地判断水质异常,提出基于向量自回归(VAR)模型的多参数融合水质异常检测算法。VAR模型是自回归(AR)模型的一种扩展。通过AR模型和VAR模型跟踪和预测水质背景数据,计算预测残差,与设定阈值比较判断水质是否异常。结果表明,与基于AR模型的水质异常检测算法相比,基于多参数融合的VAR模型在水质背景数据跟踪上具有更好的准确性,能够实现较高的异常检出率和较低的异常误报率。     

基于二维动态水质模型的长江蕲春段水污染扩散分析

为定量预测非正常排污事故对水环境的影响,应用Mike21FM二维水质模型软件对长江蕲春段沿江排污口正常和非正常排污情况下的污染物迁移扩散情况进行了数值模拟,预测了事故中污染物在时间和空间上的变化规律。结果表明,在非正常排污事故发生后,排污口下游约68 km2的水域面积会受到影响,对该区域水环境影响较大。预测结果量化了污染事故在各时段的影响范围及影响强度,并明确了事故发生时的重点保护对象为排污口下游10.4 km处的蕲州镇饮用水水源地。     

基于水质矩阵的石油压裂废水处理性评价

结合石油川裂废水水质特征与评价指标及其污染物范围因子,建立了石油压裂废水的水质评价矩陈,表明石油压裂废水中的COD和黏度是影响其处理的主要污染因子.以混凝为预处理工艺,分别采用臭氧催化氧化,吸附和Fe/C微电解等对压裂废水进行处理.结果表明,混凝预处理工艺可以有效去除水中的钍浮性染物和石油类物质,臭氧催化氧化和Fe/C微电解工艺不仅能有效去除水中的有机污染物,且能降低压裂废水的黏度.以国家污水综合排放标准和污水反应处理时间为约束条件,建立了石油压裂废水处理性评价矩陈,指出压袋废水可采用的基本工艺为混凝、臭氧催化氧化组合处理工艺.     

基于长短时记忆网络的水质预测模型研究

在当前水质数据急剧增加的背景下,为了挖掘水质时间序列中的更多信息,提升水质预测的精度,构建了基于缺失值填补算法和长短时记忆网络(LSTM)相结合的水质预测模型。通过缺失值填补算法进行水质数据的缺失值处理,利用LSTM网络分别构建不同水质参数的预测模型,以太湖水质监测数据为样本,对模型进行检验。结果表明,基于缺失值填补算法-LSTM的水质预测模型适应性强,相较传统SVM、BP神经网络、RNN、LSTM模型预测精度更高,对水环境保护具有重要意义。     

再生水水质安全保障体系评价模型的构建

污水再生利用是解决水危机切实可行的途径之一,加强水质安全保障体系的评价工作对于促进再生水使用的监督和管理有重要意义.根据再生水生产、输配及使用的各个环节,建立了再生水水质安全保障评价指标体系,采用层次分析法求备评价指标的权重,建立了基于2级模糊综合评价方法的再生水水质安全保障体系评价模型,对深圳市莲塘再生水示范基地的安全保障体系进行了模糊综合评价,评价结果与相关检测机构检测结果相符.研究表明:在求各评价指标的权重时,层次分析法具有科学的检验手段,误差较小;采用多层次的定性化与定性化相结合的模糊综合评价方法对再生水水质安全保障体系进行综合评判,避免了人的主观随意性,评价结果更符合实际情况.     

基于SOM模型的乌梁素海夏季水质状况聚类研究

湖泊富营养化的预防与治理已经成为了世界性的难题.湖泊富营养化评价是湖泊治理的基础,可以为治理工作提供科学的依据.本文利用自组织特征映射网络模型对干旱区草型浅水湖泊--乌梁素海的水环境状况进行了聚类分析研究,并与层次聚类分析法进行了综合比较.结果表明,两种方法得出的结果相似度较高,均能反映实际情况.最后综合分析两种方法的计算结果,得出能够客观、清晰地反映乌梁素海水环境现状的分类结果.为乌梁素海富营养化的综合治理提供了合理、科学的依据.SOM网络操作过程简单易行,只需将相关数据提供给网络,网络就会通过自身训练、学习、竞争,最后输出相应的分类数目及对应的分类结果.研究表明,SOM网络是分析水环境状况的一种快捷、简便的分析工具.     

熵权属性识别模型在水质动态评价中的应用

为克服水质综合评价中指标权重的确定带有主观性的缺点,采用信息熵理论确定熵权系数,应用属性识别法对天津市大港区7个河流断面的水质动态变化进行了综合评价.评价结果表明,研究区内7个河流断面的污染程度均较严重.研究表明,属性识别法在水质评价中不仅能反映综合等级,还能通过综合评分识别同一等级内水质的差异,可为区域水环境的综合分析和治理方案的制订提供基础.     

基于投影寻踪和阶梯型曲线的水质恢复能力评价模型

利用投影寻踪、遗传算法、阶梯型曲线和水体水质恢复能力评价标准,为水体水质恢复能力综合评价提出了一种新的方法--遗传投影寻踪方法(GPPM).GPPM可把水体水质恢复能力多维评价样本指标综合成一维投影指标值.根据该投影指标值的大小就可以对该样本集进行统一评价,从而解决了各单项水体水质恢复能力评价指标评价结果的不相容问题,提高了水体水质恢复能力综合评价问题各层次的分辩力.文中给出了GPPM实施的详细步骤,并在各等级中分别产生建模样本50个、100个、500个、1 000个、1 500个和2 000个,对评价模型参数的稳定性进行了检验,结果表明所建模型是稳定的.根据黄河干流三类主要污染物BOD、氨氮和挥发酚的浓度对黄河干流的水质恢复能力进行了评价,发现整体上黄河干流的水质恢复能力较弱.GPPM不仅可以对水体水质恢复能力进行综合评价,还可以确定评价指标的权重.GPPM可广泛应用于各种水质综合评价问题中.     

基于超标倍数赋权法的模糊物元在湿地水质评价中的应用

湿地水质的研究是保护湿地生物多样性工作的基础.鉴于水质评价中各指标的不确定性和模糊性,将超标倍数法与模糊物元建模相结合,应用于水质综合评价,建立了基于超标倍数赋权法的模糊物元模型.运用此模型对洪河湿地水质进行评价与分析,评价结果与熵权系数法的评价结果一致,证明所建立的新模型是科学合理的,其结果更加客观.目前,洪河湿地的水质污染较严重,主要是湿地周边的农场大量使用农药和化肥造成的.因此,提出了建立湿地过滤带的方法,可以有效阻止水质恶化.     

饮用水源地水质评价的变权欧式距离模型的建立及应用

通过改进加权欧式距离模型,建立变权欧式距离模型,以体现相同水质评价因子在不同饮用水源评价单元中的客观各异性.采用污染贡献率确定评价因子在各评价单元中的权重.结合规范化数据建立符合各评价单元自身特点的评价距离尺度准则,对饮用水源地的水质进行评价.结果表明,与综合指数法比较,变权欧式距离模型的分割灵敏性较高、评价效果良好.本研究提供了一种符合饮用水质特点的科学评价方法.     

Evaporating liquid flow in a channel (An integral model based on shallow water flow approximation)

Liquefied Natural Gas (LNG) storage facilities generally include channels to convey potential spills of the liquid to an impoundment. There is increasing concern that dispersion of vapors generated by flow of LNG in a channel may lead to higher than limit vapor concentrations for safety at site boundary from channels that may be close to the dike walls. This issue is of recent concern to regulatory agencies, because the calculation of vapor hazard distance(s) from LNG flow in a channel is not required under existing LNG facility siting standards or regulations.An important parameter that directly affects the calculated LNG vapor dispersion distance is the source strength (i.e., the rate of vaporization of LNG flow from the wetted channel surfaces, as a function of spatial position and time). In this paper a model is presented which considers the variation of the depth of the flowing LNG with spatial location and time, and calculates the spatial and temporal dependence of the mass rate of vapor generation. Self similar profiles for the spatial variation of the thermal boundary layer in the liquid wetted wall and liquid depth variation are assumed. The variation with time of the location of the liquid spread front and the evaporation rate are calculated for the case of a constant LNG spill rate into a rectangular channel. The effects of two different channel slopes are evaluated. Details of the results and their impact on dispersion distances are discussed.     

基于检验测试策略的PFD模型建立与分析

为制定合理检验测试策略,提高安全仪表系统(SIS)在低要求运行模式下的安全性,提出要求平均失效概率(PFDavg)通用计算模型,引入检验测试分布因子和共因失效修正因子,表征部分和完全检验测试对SIS安全性的影响.结果表明:该模型适用于所有同构koon架构系统,可应用于周期性、非周期性部分检验测试及共因失效影响较大的场景...     

基于组合权物元分析模型的地下水水质评价

针对以往地下水水质评价中多采用单一权重法确定各评价指标权重的不足,提出基于主客观组合权重的权重计算模式,并运用权重风险度计算公式选出相对合适的组合权重,再与物元分析理念相结合,构建用于评价地下水水质的组合权物元分析模型。应用该模型对阜新新邱露天煤矿排土场淋溶水的地下水污染区的12个监测点水质进行综合评价。结果表明:研究区的1#～5#监测点水质均达到Ⅱ级以上,符合国家饮用水标准要求;6#～12#监测点水质均受到不同程度的污染,已不能饮用。评价结论与灰色关联分析法和模糊综合评价法所得结论基本一致。