基于安全余量的污染物总量控制方法评述

借助污染物最大日负荷量（TMDL）的相关研究成果,阐述安全余量（MOS）的特征。结合安全余量的表现形式,阐述隐式、显式、FOEA计算安全余量的流程。对安全余量的定量化及其负荷分配研究是推动TMDL策略完善的关键。在梳理以往研究成果的基础上,从安全余量的产生机理出发,分析与污染物总量控制相关的安全余量计算过程。在考虑安全余量的前提下,依据水环境质量的控制目标,结合环境容量所允许的污染物排放量,论述了基于数学模型测算、可持续管理策略的污染物总量控制方法。以永定河流域污染物容量总量分配为例,进行基于安全余量的污染物分配应用研究,对有效减少污染物排放总量、实现水功能区水质达标具有重要意义。     

缺资料流域水污染物总量分配方法研究

流域水污染物总量分配对流域水环境管理至关重要。但在缺资料流域,污染负荷的计算分析往往因水文资料匮乏而变得非常困难。本文以赣江袁河流域为例,在划分流域控制单元的基础上,利用SWAT模型对袁河流量进行模拟,再结合LDC(负荷历时曲线)法,实现了袁河流域分区(控制单元)、分期(丰水期、平水期、枯水期)、分类(点源和非点源)和分级(不同水质目标)的总量分配方案。结果表明,SWAT径流模拟精度较为满意,可以为LDC法提供控制单元内部的流量;新余工业区及其下游的保留区是袁河污染物超标最为严重的区域,超标污染物主要以点源为主,其中新余工业区削减量最大。研究结果说明SWAT模型结合LDC方法可以较好地应用于资料匮乏流域的水污染物总量分配。     

人工调控强烈地区水污染物排放总量控制与分配方法

以海河流域下游某市为例,结合排污去向和污染控制单元对水污染物排放总量控制的分配方法进行研究,提出适合于人工影响强烈地区的"行业一级优化虚拟分配,控制单元二级容量分配"的水污染物排放总量控制方案,并依据水污染源点源的排放去向特征及其管理功能,将控制范围划分为自然地表水体控制区域与非自然地表水体控制区域,对自然地表水体控制区域实施容量总量控制,而对非自然地表水体控制区域主要以目标总量控制为主,不同区域采用不同的污染物控制方法。     

基于和谐论的水污染物总量控制问题研究

在剖析水污染物总量控制问题的基础上,将和谐论引入水污染物总量控制研究中,诠释水污染物总量控制的和谐问题。为保证水污染物总量控制的成功实施,建立基于和谐论的水污染物总量控制模型,从和谐的角度分析水污染物总量控制措施的制定,以改善进入水体的污染物总量与水体纳污能力之间的不和谐关系。最后将建立的模型应用于武汉市汤逊湖流域中,应用结果表明该模型可以较好地反映流域水污染物总量控制问题中"统一"与"分歧"的辩证关系,有助于解决水污染物总量控制和污染负荷分配问题,为水体污染防治提供技术支撑。     

基于控制单元的流域水环境容量总量分配研究——以锦江流域COD分配为例

以赣江一级支流锦江流域为例,建立了控制单元内水环境容量总量分配方案模型,遵循“流域-区域、流域-子流域(支流)、流域-排污口(直排口)”的分配思路,根据流域具体情况,确定了水环境容量总量分配原则,对各控制单元的COD水环境容量总量进行分配,并采用合理性指数对不同分配方案进行评估,得出各个控制单元COD容量总量分配的推荐方案和备选方案.研究成果为该流域COD容量总量控制规划的制定提供了科学依据.     

郑州市贾鲁河水环境容量及污染调控研究

以功能区整体水质达标控制与控制断面水质达标控制的双控管理为基础,在充分考虑水环境自净能力和水文条件的基础上,根据河流纳污能力计算理论,采用流域单元断面功能区达标控制的分段概化、断面分段计算方法,采用公式法、模型法、系统最优化等传统水环境容量计算方法,在排污口水质达标约束下,对贾鲁河各水功能区的COD、氨氮水环境容量进行计算,确定各河段污染物最大允许入河量和削减量,并根据2017—2030年规划COD、氨氮目标含量下的纳污总量分配,确保实现流域污染物削减和控制。按照入河污染物总量、断面双达标的环境容量约束和削减方法,贾鲁河(郑州市区段)不仅能够实现功能区水质控制目标,而且可以实现全河段功能区达标率约束下的排污权优化调配。     

基于控制单元的流域水环境容量总量分配研究

以赣江一级支流锦江流域为例,建立了控制单元内水环境容量总量分配方案模型,遵循“流域-区域、流域-子流域（支流）、流域-排污口（直排口）”的分配思路,根据流域具体情况,确定了水环境容量总量分配原则,对各控制单元的COD水环境容量总量进行分配,并采用合理性指数对不同分配方案进行评估,得出各个控制单元COD容量总量分配的推荐方案和备选方案。研究成果为该流域COD容量总量控制规划的制定提供了科学依据。     

基于环境基尼系数的流域排污权初始分配

从协调经济发展、环境保护和社会发展的关系出发,以流域水污染物目标总量控制为前提,将水污染物排污权初始分配的公平性作为重点,通过与常见初始分配方式的比较,构建了定性与定量相结合的基于环境基尼系数分配方法,体现出"分配—优化—再分配"的过程。同时,以渭河流域陕西段工业COD分配为例,根据地区实际情况,以区域土地面积、人口和GDP作为分配指标,优化分配方案,计算出流域各地区排污量的分配结果。结果表明,以环境基尼系数的方法进行排污权初始分配能更好地体现公平性,同时兼顾各地区的实际情况,易被各方所接受,更适合目前我国流域排污权的初始分配。     

基于最大日负荷量的流域污染控制措施——以太湖新孟河流域为例

以最大日负荷量（TMDL）计划理念为基础,利用太湖新孟河流域水文水质、污染源资料,对照水功能区的水质要求,对基于月水平的流域最大日负荷量进行了计算分析,提出了基于TMDL值的污染控制措施。结果表明：该流域全年TMDL值变化幅度较大,面源为该区域水质的主要污染源;面源污染负荷量在不同月份差异明显;根据污染物削减量的计算结果提示,并非每个月都要按照统一的削减标准进行排污控制,可根据TMDL计划科学利用和调控水环境容量,既促进环境保护又推动社会经济的和谐发展。     

流域TMDL计划中的关键技术

阐述了流域TMDL计划中的关键技术问题,包括流域水环境特征识别、水污染现状分析、污染负荷估算、水文模型和点源污染物削减分配模型构建、非点源污染削减措施制定、点源和非点源削减措施实施效果评估等,分析了这些技术的应用情况,指出了我国制定和实施流域TMDL计划时应注意的相关问题。     

水电规划环境影响评价替下七方案优选研究

针对水电开发规划环境影响评价,将多目标规划理论引入水电规划替代方案筛选研究,构建了基于景观多样性变化率、淹没土地面积、移民数量等环境约束的多目标替代方案优选模型,引入灰色关联系数作为粒子群算法的适应值函数,提出了多目标粒子群求解算法.通过模型应用,得到黄河黑山峡河段水电规划多个相对优化方案.模型应用及求解表明,多目标规划理论用干替代方案优化,突破了以往单方案或两个方案评价的片面性.     

基于混合算子遗传算法的水资源优化配置

构建了以经济效益、社会效益、生态效益为多目标的水资源配置模型,针对模型中存在的多目标多约束优化问题,对基本遗传算法进行改造,设计了一个混合算子遗传算法,并用算例进行验证,最后将水资源优化配置模型和算法应用于东江流域。实例计算结果表明,基于混合算子遗传算法的多目标水资源优化配置模型配置结果合理可行,可作为研究流域水资源配置的决策依据。遗传算法作为新型智能算法,可应用于水资源配置领域。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。     

平原坡水区梯级闸站联合优化调度研究

分析平原坡水区梯级闸站联合优化调度系统特点,探究其合理的联合优化调度方法,目的在于使社会、经济和生态环境三方面效益达到最优,为准确研究特定区域闸站联合优化调度、制定和实施该地区的发展规划提出参考。建立特定区域闸站多目标联合优化调度模型并采用NSGA-Ⅱ算法求解得到非劣解集,运用多属性评价决策进行方案优选。对宿迁市黄河故道及以南地区梯级闸站进行实例研究,结果表明:联合优化调度相比常规调度,通过增加提水量,有效降低了缺水率,提高了系统的供水能力,同时减少了弃水,充分利用了水资源,节约了供水成本。这说明平原坡水区梯级闸站的多目标联合优化调度模型及求解方法,具有较好的可操作性和优越性,对实际工程具有指导意义和应用价值。     

Multi-objective Decision-Making for the Ecological Operation of Built Reservoirs Based on the Improved Comprehensive Fuzzy Evaluation Method

With the social progress and economic development, people have put forward requirements for the ecological operation of built reservoirs. However, there are conflicts between the ecological landscape and the existing benefits such as irrigation and flood control, so it is necessary to build a decision-making model for the comprehensive value of the ecological operation of reservoirs. Taking a reservoir project which needs to satisfy multi-objective requirements as an example, this paper proposes a set of decision-making methods for ecological operation of built reservoirs based on improved comprehensive fuzzy comprehensive evaluation method and constructs a multi-objective decision-making model and optimization strategy combination. Through case analysis in this paper, the improved comprehensive fuzzy evaluation method has a good effect on multi-objective decision-making of ecological dispatching of built reservoirs. The research shows that the combination strategy of improving the reservoir’s water storage capacity and the water-saving supporting transformation measures has a good effect, which can reduce the waste of the reservoir diversion project and large-scale high-efficiency water-saving transformation project construction. It embodies the idea of water-saving priorities and space balance and has broad application prospects in the optimization of reservoir ecological dispatch.

     

水土保持城郊型小流域开发治理模式研究

江西省新建县东港小流域是１９８９年长江水利委员会主持实施的第１条城郊型开发性治理流域试点。该小流域的水土保持规划以人口环境容量理论和生态经济学原理为依据，把握城郊型流域的地理位置优势和资源优势，采用多目标优化的方法确定土地利用方案，水保措施按土地利用方式有机结合，经过５年实施，取得显著的生态，经济，社会效益，为水土保持开发性治理的总结出了新的治理模式和经营管理经验。     

基于二元水循环及系统熵理论的城市用水配置

基于二元水循环理论,在分析城市水资源配置系统结构基础上,构建了考虑水资源质、量均衡的城市用水优化配置模型,并运用多目标求解方法获得水资源分配的可行方案;对信息熵进行改进,构建了系统熵,并将其应用于可行方案的评价中。对昆明市水资源的优化配置计算结果表明,当重视生态效益或者综合考虑生产、生活、环境及生态效益时,系统熵值较小,这将有利于水资源系统的长期健康运行;该方法不仅能对城市用水系统进行简洁有效的分析评价,亦能对用水系统的结构调整、系统发展提供参考意见。     

洪泽湖多目标水量调度决策模型及其应用

针对洪泽湖水量利用与生态水位维持这一矛盾开展多目标水量调度决策方法研究,构建贴近适宜生态水位（生态效益）、缺水率最小、引水量最小、入湖水量改变度最小等目标的多目标调度模型,考虑生态效益目标与水资源利用目标的不可共度性及决策者偏好模糊性特征,采用多目标模糊决策法从非劣解集中筛选最适宜调度方案。结果表明：多目标模型解集反映生态效益和经济社会效益的置换关系,贴近适宜生态水位的调控方式在一定程度上降低洪泽湖调蓄能力,与水资源利用形成矛盾关系;模糊决策法筛选的均衡调度策略可以有效反映决策者的偏好情况,并提供适用于不同情景的优化调度方式;生态目标优先方案通过减少供水、增加引水量、调节入湖水量等方式有效补充生态用水,可将生态水位偏离差降低至0.30 m,可为生态优先原则下的适宜调度策略制定提供参考。     

An Interactive Fuzzy Satisfying Approach for Sustainable Water Management in the Yellow River Delta,China

This paper proposes using an interactive fuzzy satisfying method to solve multi-objective optimization problems in integrated water management of the Yellow River Delta, China. The approach involves economic, social and ecological objectives represented by net returns, water deficiency and ecological water requirements, respectively. It considers the decision-maker’s preferences in terms of fuzzy satisfying of each objective and holistic satisfying of all objectives based on Euclid distance. The method avoids the subjectivity of having decision-makers assigning weights to the multiple objectives to some degree. The method is applied to the Yellow River Delta, China. Results indicate that considerably more water should be allocated to ecological uses of water in the Yellow River than currently occurs. An interactive fuzzy satisfying approach for the multi-objective optimization problems has significant potential in the field of integrated water management.     

Multi-Objective Surface Water Resource Management Considering Conflict Resolution and Utility Function Optimization

In the present research, a multi-objective model is developed for surface water resource management in the river basin area which is connected to the lake. This model considers different components of sustainable water resource management including economic, social and environmental aspects, and simultaneously tries to resolve conflicts between different stakeholders by means of non-symmetric Nash bargaining, which is linked to the multi-objective optimization method. This study proposes a new methodology to improve Nash Conflict Resolution through finding the optimum degree of the utility function. The proposed model is examined in the Zarrineh River basin in Iran. The results show that the amount of available resources or volume of reservoirs play a significant role in determining the optimal degree of the utility function and efficiency of the proposed method in such a way that the higher amount of resources or the larger reservoirs will result in the higher optimal degree of the utility function. In the proposed multi-objective model, two different amounts of surface water inflow are considered. The first assumed amount is the long-term average flow rate and the second one is equal to 80% of the first mode, which is reduced based on the estimated impacts of climate changes. This multi-objective allocation model could supply 100 and 97.5% of the environmental demand of Lake Urmia in the first and second situations, respectively.