南京市高淳区城市水网水环境改善模拟研究

现代城市多面临水质型缺水问题,城市水系多因污染物超标排放、水系不流通导致水质较差,无法达到相应水功能区水质目标。城市水网的构建是解决区域水资源调配不均、水环境不达标的重要手段之一。以南京市高淳区固城湖、水碧桥河、石固河、官溪河为研究对象,通过构建一维、二维水动力水质耦合模型,选取COD、NH3-N作为水质指标,模拟不同水资源利用情况下研究区域内水体水质分布情况,评估河湖水网连接对水体水质的改善效果。研究表明,河湖水网健康连通及科学调度可显著改善水体水质。     

基于河网水动力模型的水系连通性对水环境质量的影响分析研究

平原河网地区地势平坦流速较缓,水体抗污染能力弱,改善水系连通性对水环境质量提升至关重要。以水系连通性较差的盛泽镇跃进联圩为研究对象,通过开展引调水试验,构建圩区河网水动力模型,探索圩区水利工作调度运行规则、河网水系连通方法以及相应的水环境变化规律。研究以水龄作为水系连通性的一种时间尺度参量,建立了跃进联圩水动力-水质-水龄的河网水环境模型,模拟了5种引调水方案下,圩内水系连通性及水质改善情况,并构建了压力、状态与响应的引调水连通效果评估体系,实现了对水系连通性变化与水环境改善水平的定量分析。结果表明：从水体交换时长来看,研究区域主要河道水体交换时间在5天以内,水体连通性越好的河道,水龄越短;从水质指标变化来看,调水实验中圩内的水环境氨氮变化最为明显,对引调水响应度高,模拟结果显示水龄与氨氮浓度变化趋势基本一致,水体连通性越好,水龄越短,有利于氨氮的削减;从引调水方案来看,单一调度方式对圩内水系连通性改善能力有限,特别是在河网内水体流动性弱的区域,同时使得圩区内水体流动性差异增大,更容易造成河网内水系连通性以及水质的空间分布差异,形成局部的滞水区或死水区。因此,采用多源引水与多区域排水相...     

西北典型城区湖泊湿地水环境承载力研究

西北地区是我国典型的生态脆弱区,也是未来重要的经济发展区域。该区干旱少雨,水资源缺乏,少量的湖泊湿地是该区重要的生态系统和城市景观。针对西北典型城区湖泊湿地水环境承载力与城市发展关系问题,以宁夏回族自治区三个不同发展程度的城市湖泊湿地为研究区域,基于DPSIR模型,结合实验室水质测定结果,构建湖泊湿地水环境承载力评价指标体系,运用熵权法和水环境承载力综合指数法对三市城区湖泊湿地水环境承载力开展研究。研究结果显示:银川市的湖泊湿地水环境承载力大于中卫市,为基本可承载水平;石嘴山市承载力水平均小于两市,属弱可承载水平。限制石嘴山市水环境承载力的主要影响因素为湖泊湿地水质状况和环境治理水平,因此在未来的转型发展中,石嘴山市可从改善湖泊水质,提高城市植被覆盖度、提高工业废水处理能力等方面着手改善城市环境,提高城市湖泊湿地水环境承载能力。     

太湖流域锡澄片主城区畅流活水方案研究

针对太湖流域近年来城市化带来的城市河网水体滞留、水环境恶化问题,探究活水对流域水体流动性和水环境的改善效果。选取太湖流域锡澄片主城区为典型区域,构建一维非稳态水动力水质耦合模型,拟定了多种沿江枢纽和相关内河闸站配合的方案,探究活水对太湖流域平原河网的影响,定量评估不同水平的活水方案对研究区水体流动性和水环境的改善效果。结果表明,配置合理的活水方案可有效改善主城区河道的流动性及水环境;超过一定水量后,随着流量的增加,河道水质改善效果的提升很小。     

牛栏江-滇池补水工程调水量分析

生态补水是改善湖泊水环境的有效措施之一,在对滇池水环境改善需水要求、牛栏江-滇池补水工程可供水量、补水效果、调水影响以及水资源开发利用评价的基础上,从多方面综合分析论证了牛栏江-滇池补水工程的设计调水规模。设计调水量在保证牛栏江流域水资源可持续利用的前提下,基本满足了滇池水环境改善的补水要求,可供类似工程参考借鉴。     

基于RVA框架的河流适宜生态环境需水研究

河流与经济社会的发展密不可分,河流健康生命是经济社会可持续发展的基础,开展河流生态环境需水研究具有重要意义。本文从河流健康角度出发,界定了河流生态环境需水的目标内涵,提出了河流生态环境需水要素,即水量与水量过程,在此基础上构建了基于RVA框架的生态环境需水指标体系,建立了相应的河流生态环境流量计算方法,并应用于新安江-富春江的生态环境需水研究,得到了新安江、富春江坝址以下的最小生态环境流量、最大生态环境流量及适宜生态环境流量。研究成果对新安江-富春江河流开发管理具有一定的参考价值。     

城市圩区水环境多因素影响研究

城市圩区河道一般自然流动性差、自净能力低,普遍存在水环境恶化问题。研究区东亭街道属于无锡市运东大包围内的圩中圩,具备城市圩区的一般特征,且生活污染排放量大,主要污染因子为氨氮。通过MIKE 11模型,以氨氮为控制目标,着眼于研究区内部控源截污水平、研究区外围水体水质和畅流活水3种因素,模拟分析在改善其中1个或多个因素时的氨氮浓度削减率,评价3因素对研究区水环境的影响比重。结果显示,3因素中外围水质对研究区水环境的影响最大,当外围水质提升至Ⅳ类时,氨氮削减率为67.3%;其次,当内部截污水平提高至98%时,氨氮削减率为53.6%;最后为畅流活水手段(Ⅳ类水水源6 m~3/s),氨氮削减率为50.3%。当同时改善2个及以上因素时对水环境改善具有叠加作用,最高可使氨氮浓度削减85.5%左右。     

乌梁素海水环境综合评价

从湖泊水环境理论出发,以灌区的草型湖泊乌梁素海为研究对象,用基于监测样本信息的主成分分析确定权重的模糊综合评价方法,从水质、富营养状况和水生生态3方面对2006-2008年6月份乌梁素海各功能区水环境指标的均值进行综合评价,定量地评价出各功能区的水质级别。综合评价的结果为:农业用水区的水质为4.416级,景观娱乐用水区的水质为3.635级,渔业用水区的水质3.122级,混合区的水质4.762级,得出乌梁素海大部分水体已处于富营养状态。     

桑干河干流山西段生态环境需水量研究

山西省桑干河流域地处我国黄土高原干旱半干旱区,水资源开发利用与生态环境矛盾十分突出,同时水资源供需矛盾形势十分严峻。从水资源开发利用中的生态环境问题出发,指出生态环境需水量是地表水体维持特定的生态环境功能所必须蓄存和消耗的最小水量,在此概念基础之上,构建计算河流系统生态环境需水量的理论方法。以桑干河为例,分河流生态基流、水面蒸发量、入渗需水量、输沙需水量以及污染物自净需水量五部分,概算了桑干河河流系统的生态环境需水量。研究结果对提高水资源利用效率、改善生态环境有着重要的理论意义和实用价值。     

区域多水源多用户水资源优化配置研究

针对多水源、多用户的区域供水、需水特点,从经济效益、社会效益等角度出发构建区域多水源多用户水资源优化配置模型。以济宁市为研究实例,优化计算得出规划水平年2020年济宁市水资源优化配置不同保证率(P=50%,P=75%)的优化配置结果,根据优化配置结果对规划水平年2020年各用水户的不同保证率的供需水进行平衡分析。以期在充分利用水资源,满足需水要求下,寻求多水源与多用户之间最优的配水方案,实现区域综合效益最大化,促进区域可持续发展。     

瀛湖水环境问题调查研究

2011年,国家水质良好湖泊生态环境保护试点工作启动。为编制《瀛湖湖泊生态环境保护试点实施方案》,2012年6月以来对安康市瀛湖开展了多次实地调查。调查研究显示瀛湖水环境存在三大问题:一是湖区水质存在恶化趋势;二是湖区渔业资源遭到严重破坏;三是湖泊水体营养物质含量较高,存在水华风险。根本原因是,入湖污染负荷增加逐渐超过湖库的环境容量,湖内水生生态系统结构失调进一步加剧了这一问题。最后针对瀛湖当前存在的水环境问题和制约水环境改善的因素,结合目前国内外湖泊保护经验,提出了相应保护建议。     

退圩还湖后湖泊水动力条件分析——以蜈蚣湖为例

实施退圩还湖已成为改善湖泊水环境的重要方法,退圩还湖后的湖泊水动力特征对湖泊的生态环境有极大影响。运用平原河网水动力模型模拟了蜈蚣湖退圩还湖以后湖泊的流速和水深分布,分析了换水周期、入湖河道对湖泊水流的影响。研究结果表明,实施退圩还湖后,蜈蚣湖的湖体水流顺畅,不易产生淤积,退后形成的湖泊对生态环境的改善有积极影响。     

流域社会经济活动对博斯腾湖水环境影响评价

近10年来,在博斯腾湖流域地区经济快速发展的同时,其水质急剧恶化。因此,分析流域社会经济发展对博斯腾湖流域水环境状态具有重要意义。应用多系统灰色关联评估理论及其模型,将博斯腾湖流域社会经济活动对湖泊水环境影响进行了综合评价。研究结果表明,3个重要指数由高到低得分顺序依次为：水体污染负荷指数>周边水体环境状态指数>社会经济压力指数;其社会经济活动对湖泊生态影响综合评估等级为IV级。     

基于模糊ISODATA技术和模糊模式识别方法的水环境分区研究

湖泊水环境分区评价是湖泊水功能区划分的重要依据。针对干旱区草型浅水湖泊水环境状态区划和评价分级过程中存在的模糊性,将基于模糊等价关系的传递闭包法、模糊划分的ISODATA技术与模糊模式识别方法有机结合形成模糊聚类识别复合模型。利用该模型对典型的干旱区草型浅水湖泊-内蒙古自治区西部的乌梁素海的水环境状况进行分区评价研究。分区评价结果与实际情况相符。验证了该方法的有效性,较好地提高了湖泊分区评价的准确性。     

基于模糊SODATA技术和模糊模式

湖泊水环境分区评价是湖泊水功能区划分的重要依据。针对干旱区草型浅水湖泊水环境状态区划和评价分级过程中存在的模糊性，将基于模糊等价关系的传递闭包法、模糊划分的ISODATA技术与模糊模式识别方法有机结合形成模糊聚类识别复合模型。利用该模型对典型的干旱区草型浅水湖泊—内蒙古自治区西部的乌梁素海的水环境状况进行分区评价研究。分区评价结果与实际情况相符。验证了该方法的有效性，较好的提高了湖泊分区评价的准确性。     

北京市再生水灌区规划研究

以北京市大兴区和通州区境内的再生水灌区为研究对象,在分析灌区水文、气象、水资源开发利用与水量平衡状况、水利工程现状以及作物需水、灌溉水源等资料的基础上,采用系统工程的方法,通过构建多水源联合调度模型,统筹调度再生水、地表水、地下水等灌区内可利用水资源,使再生水灌区供水保证率得到显著提高,基本实现了地下水的采补平衡。提出了再生水灌区规划重点应围绕地表调蓄工程、田间配套工程、水网扩建工程以及灌区水资源管理信息化工程等4项内容。研究成果提升了再生水灌区规划的科学化水平,促进再生水资源高效合理利用。     

俄罗斯“白银时代”生态文学理念对水利工程发展的借鉴探讨——评《生态水利工程学》

水利工程生态学研究,以自然生态学相关理论作为基础,对传统的规划与规划方法不断进行改进与完善,从而为水利工程生态环境的保护与修复工作提供技术理论支持。本书对水利工程生态环境的系统特征以及河湖生态环境模型相关基础理论进行阐述,并详细阐明了河湖的调查方式以及评估方法,参数内容具体包括环境流、景观分析、河道演变、生态水利学以及生态文学等,从而得出了水利工程生态修复的准则。在生态的修复领域对河流廊道自然化修复工程、湿地与湖泊的自然修复工程、河湖连通的水系工程以及隧道工程设计与规划分别进行阐述。除此之外还对水利生态的调度方法与水利生态工程进行监测与评估,结合国内外众多经典案例进行了全面系统的阐述。     

基于指标体系的区域水环境动态承

根据评价指标筛选原则，从经济、社会、资源、环境、技术与管理等角度，设计了城市区域水环境承载力评价指标体系，构建了三层递阶层次结构模型。考虑到多指标综合评价的特点，运用统计学方法对评价指标进行无量纲化处理。在此基础上，提出了层次分析法与统计学法相结合的区域水环境承载力状态趋势评价模型。实例研究表明，所建模型对多指标、多因素的区域水环境动态承载力评价具有很好的适用性。     

基于拐点理论的引江济太工程规模优选研究

越来越多的水利工程要求从改善水环境角度确定其工程规模,然而由于水环境改善效果的复杂性,目前为止还没有形成较成熟、统一的方法,为了更加科学合理地从改善水环境角度确定水利工程的适宜规模,避免由于水利工程规模过大而带来的投资浪费,以及由于工程规模偏小而导致工程效果不佳和不能充分发挥工程应有效益的问题,基于水环境变量间存在的普遍曲线规律,探讨了利用曲线拐点判别水利工程改善水环境适宜规模的方法,结合具体工程案例分析了拐点理论在水环境综合治理工程中应用的有效性。为水利工程在水环境方面的研究论证提供了一种新的思路。     

人工智能在湖泊水情监测研究中的应用

随着信息技术的发展,人工智能(Artificial Intelligence)已被广泛应用到各个领域,随后问世的机器学习,推动了人工智能的大跨步发展。我国是一个水资源大国,改革开放以来,我国经济的快速发展和城镇化的快速推进,人们的生活和生产对湖泊水环境造成了很多不可逆的影响,湖泊面积萎缩,湖泊水资源污染,富营养化严重,有关湖泊水环境的研究成为国内外研究的热点,有必要对湖泊水资源质量监控做深入的研究,从根源保护湖泊水生态环境不受破坏。本文阐述了机器学习在各个领域的应用现状,介绍了湖泊水质和水温目前的研究现状,分析了遥感技术和人工智能手段在其探究领域的发展,指出机器学习方法已被广泛运用到湖泊水质的预测模型中,但在水温预测方面较为缺乏。