基于改进的粒子群优化算法确定河流水质参数

【目的】将改进的粒子群优化算法应用于河流水质模型参数求解,为预估河流水质参数提供一种有效的方法。【方法】以粒子群算法为基础,用混沌序列的产生过程模拟粒子初始化提高算法的全局搜索能力,加入单纯形算法提高计算精度,建立改进的粒子群优化算法。用改进的粒子群优化算法对一维及二维河流水质模型参数进行求解,并进行实例验证。【结果】改进的粒子群优化算法可以有效地应用于一维及二维河流水质模型参数的求解;随着参数取值区间的不断扩大,算法的运算时间增加;改进的粒子群优化算法比粒子群优化算法具有更好的收敛性且计算精度更高。【结论】改进的粒子群优化算法能改善原算法易陷入局部最优解的不足,是分析河流水团示踪试验数据、预估一维及二维河流水质模型参数的一种有效方法。     

QUAL2Kw模型在岷江流域乐山段水质模拟中的应用研究

QUAL2Kw是一维稳态水质模型,是由美国环保局开发并在QUAL2E模型的基础上发展而来的一个具有多种用途的河流综合水质模型,被广泛地应用于河流的水质规划和管理。岷江乐山市中区流域为岷江、大渡河及青衣江三江汇流地,采用QUAL2Kw模型对岷江流域乐山市中区段水质进行模拟和预测,得到汇流前后岷江的水质变化趋势以及主要污染物变化量。结果显示,汇流后岷江流域水质明显变好,主要污染物氨氮下降明显,有机氮污染减轻趋势不明显。     

基于实码遗传算法的河流水质模型的参数估计

针对理想条件下采用解析法往往导致水质参数估计较大误差的问题，以及针对含有多参数的二维水质模型的参数估计问题，具体介绍了采用有限单元法和实码遗传算法求解二维水质模型未知参数的基本步骤，对水质参数(包括纵向、横向弥散系数和衰减系数)分别进行编码，通过计算机模拟浓度输出，并与实测值比较从而得出最优的水质参数估计值．算例表明，采用有限单元法-遗传算法估计河流水质模型的参数是可行的．     

天然河流一维水质模型的研究与改进

分析和研究了在河流污染浓度控制中广泛应用的一维水质模型结构和应用条件。根据总量控制的需要，以河流中瞬时面源排放的一维水质模型为出发点，采用叠加原理和积分法重新推导了连续稳定面源排放的一维水质模型结构，通过实际应用，检验了模型的精确性和实用性，分析比较了总量控制一维水质模型与浓度控制一维水质模型的结构，应用条件，精确性与合理性。     

基于人工神经网络的串联水库水质模拟预测

将人工神经网络(A-BP)模型用于串联水库水质的空间模拟预测,建立了基于A-BP的一维和二维水质模型.根据串联水库的水质在一维空间上的连续性,构建模拟水质一维空间分布的A-BP模型;二维A-BP水质模型是在将二维水质扩散问题视为平流扩散、横向扩散和纵向扩散3个方面问题的基础上建立的.模拟预测结果表明,本文建立的A-BP水质模型模拟预测效果较好,模型构建合适,可以作为进行水库水质模拟预测的有效工具.     

基于GM(1,1)模型的河流水质主要指标预测研究

水环境质量预测对于提供水质变化早期预警,通过提前采取行动从而减轻污染至关重要。采用灰色系统理论建立灰色预测模型GM(1,1),对河流水质主要指标浓度进行预测,并验证预测模型的适用性。通过模型验证结果可以看出,COD、高锰酸盐指数、氨氮、总磷的预测误差均满足水质预测的精度要求,预测值与实际值保持很好一致性。表明灰色模型可应用于河流水质预测且结果较为准确,可为地表水水质预测预警提供技术支撑。     

复杂边界河流水质预测计算

山东省济宁市境内的洙赵新河汇入南四湖的南阳湖区,水流受南阳湖顶托影响,河道上建有多处节制闸来调控水量。在洙赵新河入河排污口设置论证工作中,需要对河道水质变化进行预测分析。本文中在对洙赵新河的复杂水流、水质条件详细调查分析基础上,选择合适的水质预测模式,并对河道水流、水质边界条件进行合理数值概化,建立洙赵新河一维水质数值模拟模型,成功应用于该河流的水质预测任务。     

LEACHC模型及其在土壤盐碱化预测预报研究中的应用

LEACHC是描述土壤水分运动、溶质运移和盐分积累的盐度模型。它利用一维Richard方程有限差分法模拟水分流动,利用对流-弥散传输模型描述溶质运移,利用化学平衡子程序处理土壤剖面化学平衡过程。系统地介绍了LEACHC模型及基本原理,总结了国外学者利用LEACHC模型进行土壤盐碱化预测预报研究的基本情况,以期对中国土壤盐碱化预测预报研究有所借鉴。     

二维稳态河流水质模型的河岸镜像问题及其计算机模拟研究

基于二维稳态河流水质模型的河岸镜像问题，采用计算机模拟河流污染带的方法，对一侧镜像模型和两侧镜像模型进行了分析讨论。根据湖南省澧水某段枯水期的水文参数，对一侧镜像模型和两侧镜像模型的污染带进行了模拟，发现一侧镜像模型由于忽略了一个虚源而使河流中污染物的浓度分布产生较大的误差，从而导致污染带异常；而两侧镜像模型考虑了河岸两侧的两个镜像虚源，从而很好的反映河流中的污染物浓度分布。因此在河流水质预测评价过程中，应采用两侧镜像的二维水质模型。     

基于马尔可夫链的河流水质污染预测模型研究

基于马尔可夫链的河流水质污染预测模型,采用河流水质污染的指标数据,得到水质污染的时间序列值;划分水质污染趋势的状态空间;建立状态转移矩阵,从而预测水质污染趋势变化区间.结果表明,该模型能够有效地预测河流水质污染的走势,进而能够为相关的环保部门提供治理河流的有效依据,从而达到保护农业灌溉用水的目的.     

洱海水质的演变过程及趋势

根据洱海近30年的水质监测资料和1996年洱海主要入湖河流水质监测资料,研究洱海水质时空演变的主要因素。结果表明：1971～1999年洱海水质呈不断恶化趋势,且恶化程度逐渐加强;水质月变化为8月份水质指数最高,5月份水质指数最低。造成这种变化的主要原因是降雨量的增加,形成的地表径流量增大,导致由河流带入湖区的非点源污染物增加;洱海西南部的入湖河流非点源污染严重,污染源主要来自工业废水和生活废水等。通过建立灰色GM(1,1)预测模型,对洱海2000～2010年水质演变趋势进行了预测,以期为今后的水污染防治提供依据。     

基于多层全连接神经网络的白洋淀水质预测

白洋淀是华北平原最大的天然湖泊湿地,也是雄安新区的重要生态依托,对其水质进行预测,可为其水质保护与管理提供重要依据。利用1996—2015年白洋淀南刘庄、圈头、烧车淀的生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)4项水质数据,通过率定与校验,构建了全连接神经网络水质预测模型,对未来3 a白洋淀水质进行了预测。结果表明,白洋淀南刘庄、圈头、烧车淀的各项水质指标都有所改善,但部分点位TN和TP仍然超标。未来应加强入淀河流与淀内污染控制,强化生态补水与水系连通。     

基于底栖大型无脊椎动物BI指数法的大浑太流域水质生物评价

采用底栖大型无脊椎动物BI指数法对大浑太流域14个点位进行了水质评价,评价结果与理化监测结果基本吻合。共监测到底栖大型无脊椎动物3门7纲12目25科62属90种,以水生昆虫为主,其次为环节动物、软体动物和甲壳动物。BI指数在2.56～8.82之间,评价结果清洁的点位6个,均位于河流上游地区;良好的点位2个,位于河流中上游地区;轻污染的点位2个;中污染的点位3个;重污染的点位1个。中污染和重污染点位均位于河流下游及河口地区。     

上海市河道底栖动物群落结构及其水质评价

2012年5月-2013年1月对上海市八区县共8条河道的底栖动物进行了调查,并对河道的水质进行了生物评价。共鉴定出底栖动物44种,隶属3门19科33属,霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)和黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)为主要的优势种。上海市河道底栖动物的年均密度为382 ind/m2,霍甫水丝蚓对其贡献率最大,其密度为214.1 ind/m2,占总密度的56.1%;年均生物量为24.62 g/m2,铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)对其贡献率最大,其年均生物量为21.17 g/m2,占总生物量的86.0%。各季度底栖动物密度夏季冬季春季秋季,生物量冬季秋季夏季春季。各个区县河道密度最高的是闸北区徐家宅,最低的是闵行区友谊河。生物量最高的是金山区勇敢河,最低的是闸北区徐家宅。水质评价结果表明上海市河道水质处于轻污染到重污染状态,其中,上海市八区县8条河道中只有崇明县琵鹭河处于轻污染,青浦区中横港、宝山区毛家塘、闵行区友谊河处于中污染,嘉定区瞿门河、奉贤区新陆港、金山区勇敢河、闸北区徐家宅处于重污染。与Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)等多样性指数相比,BI生物指数和Goodnight修正指数(GBI)更适合评价上海河道的水质状况。     

基于模糊数学法对赋石水库流域河流水质的分析

[目的]为了了解安吉县赋石水库流域内河流水质状况。[方法]2010年7月对该流域河流中15个点进行监测取样,采用室内测试分析和模糊数学综合分析法,分析了各测点DO、CODMn、NH4+-N、TN和TP 5项指标。[结果]构建了评价因素和评价等级的论域,计算了各监测点评价因子的关系矩阵,确定了监测因子的权重,并采用模糊数学综合评价法对各监测点的水质进行了评价。评价结果表明该流域河流水质为V类水,主要污染物为CODMn和TN。[结论]2010年7月以后该流域水质出现恶化,主要污染因子为CODMn和TN,需要加强对面源污染的管控。     

上海市中心城区典型河道水环境质量变化趋势分析

为了研究上海市中心城区典型河道的水环境质量变化趋势,基于2010-2014年上海市中心城区典型河道的水质监测数据,运用综合污染指数法、Danial趋势检验法等方法,从空间和时间两个方面对该区域的水环境质量变化趋势进行综合分析。研究结果发现,该区域东部(出境断面)的水质较西部(入境断面)有较明显的改善,水质由北部到中部,再由中部到南都呈现不同程度的好转趋势。各典型河道的主要污染负荷为氨氮,污染负荷在30%~45%之间,总磷为次要污染物。与其他河道相比,关港的水质恶化趋势较为严重,氨氮、总磷和5日生化需氧量在该河道都出现显著恶化趋势。另外,高锰酸盐指数在春申塘出现了恶化显著上升的趋势,而5日生化需氧量在蒲汇塘和漕河泾港-龙华港都出现了显著下降好转的趋势。     

二维水质模型在污染带长度计算中的应用

三峡水库175 m蓄水以后,水流速度减缓,水体的稀释能力将显著下降.为了使库区的水源具备生活用水、工农业供水、航运、景观等多种功能,需要对库区各污染源造成的污染带进行详细的观察,而污染带长度是诸要素中最重要的参数之一.二维水质模型简便易行、具有较高的精确度,可用于污染带长度的计算及预测,是保护水环境的重要工具.     

伊犁河伊宁市段夏季水环境特征分析

【目的】研究伊犁河河段水质特征,为其水环境污染防控提供科学依据。【方法】分别采用单因子评价法、内梅罗指数法、水质质量指数以及主成分分析法4种方法,对伊宁城市河段南北断面的水环境质量进行评价。【结果】该河流段水体综合水质状况良好,主要污染因子为总氮、总磷、化学需氧量,表现为有机污染。该河段不存在重金属污染状况。主成分分析法结果表明,A5断面水质在该河段中水质最差,整体水域表现为河段北面污染高于南面,上游断面水质好于下游断面。【结论】伊犁河伊宁河段夏季水体污染原因与生活污水、农业活动及工业污水有关。     

河流中溶解态污染物水质模型

通过对河流中溶解态污染物的迁移运行规律的讨论，建立了河流污染带二维水质模型，经原体观测检验，模型计算值与观测值相当吻合。     

模糊数学在双台河口湿地水质评价中的应用

将模糊数学原理引入到湿地水质评价中,建立适合双台河口湿地的评价体系。利用模糊综合评判方法,对2010年双台河口湿地汛期水质进行综合评价。评价结果表明:核心区的最大隶属度为0.393,水质等级为Ⅲ级;缓冲区的最大隶属度为0.475,水质等级为Ⅳ级;试验区的最大隶属度为0.557,水质等级为Ⅳ级。从试验区、缓冲区到核心区,水体基本有逐渐转好的趋势,说明湿地对污染物具有一定的净化能力。