丹江口水库水质的遥感监测

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。根据丹江口库区2012年3月25日和8月9日的两幅HJ卫星遥感影像,结合同步的实测水质参数,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a(Chl_a)浓度、总磷(TP)浓度和水体透明度(SD)进行了定量反演研究。结果显示,无论是枯水期和丰水期,丹库和汉库入库口的Chl_a浓度和TP浓度都要高于其他区域,而入库口区域的SD要低于其他区域。通过分析14项实测水质指标的主成分分析结果和丹江口库区LULC遥感解译结果发现,枯水期库区TP主要来源于库区上游城镇生活污水和工业废水,而丰水期TP主要来自于农业面源污染。SD反演结果还显示,由于汉江上游降雨量大,水土流失严重,使得汉库水体透明度明显低于丹库。利用Chl_a反演结果对丹江口水库的水体营养状态进行分析后发现,在丹库、汉库入库口区域以及水体流通性较小的狭小水体,水库水体达到了轻度富营养化状态,因此,应该加强对库区面源污染的控制和生态环境修复。     

洞庭湖水质变化及其形成机制分析

利用洞庭湖区14个监测断面的1991-2015年水质监测数据以及入出湖9个水文站的径流量和输沙量数据,结合水质单因子评价法和综合营养状态指数法系统评价和分析了洞庭湖水质与营养状态演变特征。结果表明:洞庭湖水质整体上表现出明显的恶化趋势,由1991-1994年的Ⅱ类水质为主演变为2011-2015年的Ⅳ水质为主;洞庭湖富营养化状态由中营养状态逐步演变为轻度富营养化,导致水质变化的关键指标是TN和TP;从空间分布看,东洞庭湖污染最为严重,西、南洞庭湖污染较轻。探讨了洞庭湖水质变化的主要致污因子,点源和面源是其两大主要污染物来源,同时还受江湖关系变化的影响,尤其是受到荆江三口来水锐减的影响。最后对治理湖区水质环境提出建议和对策,为湖区水生态安全提供理论基础和政策支持。     

汉江中下游丰枯水期水质时空变化特征

为探究汉江中下游丰、枯水期水质时空变化特征,于2019年6月丰水期和2020年1月枯水期对汉江中下游(丹江口-武汉段)开展全面调查,布设了18个干流采样断面和2个支流采样断面进行采样和分析,并采用综合污染指数法和综合营养状态指数评价法对水质进行评价。研究结果表明:汉江中下游干流综合污染指数在丰、枯水期整体表现为无显著性差异,但从各断面比较来看,大多数断面丰水期污染程度大于枯水期,空间上丰、枯水期沿程各断面变化趋势相似,污染较大的断面分布在襄阳、汉川和武汉段;主要污染因子为总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH₃-N),其中TN浓度在丰、枯水期各断面均超过地表水Ⅱ类标准,且丰水期显著大于枯水期,TP浓度多数断面丰水期大于枯水期,超过Ⅱ类水标准限值断面的比例为27.8%,NH₃-N在枯水期均处于Ⅱ类水标准限值内,仅在丰水期个别断面出现超标现象。通过综合营养状态评价可知,汉江中下游综合营养状态指数处于中营养到轻度富营养状态,整体上呈沿程递增趋势,时间上表现为丰、枯水期无显著性差异,但枯水期综合营养状态指数波动更大。对污染成因进行分析,汉江中下游水质主要受点源、非点源污染和支流汇入,以及水利工程等的影响。研究成果可为汉江中下游水资源保护和可持续发展提供科学依据。     

洞庭湖区水环境现状调查与分析

为摸清洞庭湖区水体污染现状,揭示各区域水体营养化水平及营养盐的空间分布特征,利用长江水利委员会水文局在湖区的水文-水质综合站网,于2017年8月在全湖24个代表性断面开展了水文-水质同步监测,分析了洞庭湖各区域营养水平和水环境质量状况,计算了出入湖的污染物通量。结果表明,全湖除汨罗江和六门闸为中度富营养化外,其他区域为轻度富营养化,洞庭湖总体营养水平呈恶化趋势;藕池河北支(东洞庭湖入口之一)总氮含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处;沅水总磷含量显著高于其他区域,其次是大通湖、东洞庭湖出口处和藕池河;六门闸(东洞庭入口之一)高锰酸盐指数含量显著高于其他区域,其次是大通湖、沅水;汨罗江叶绿素a含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处和六门闸。根据地表水环境质量标准进行单因子数据分析及评价,总氮总磷两项营养指标的污染比较严重,使得全湖水质类别为Ⅳ类或者Ⅴ类,甚至为劣Ⅴ类。空间分布上,入湖污染负荷主要来源是沅水,其次是长江三口之一的松滋河;长江干流监利至螺山段污染负荷的主要来源为洞庭湖。经综合考虑,对洞庭湖实施水资源保护和综合治理已刻不容缓。     

枯水期郑州市缓流水体水质动态监测评价及提升策略探讨

从维护城市缓流水体的健康角度,对郑州市东风渠郑东新区段进行了3年为期14个月(2011-2013年,枯水期自11月至翌年5月)的水质(COD、氨氮、总磷)动态监测。结果表明:该缓流水体在枯水期水质均为劣Ⅴ类,一些断面在部分时段甚至处于重污染状态,主要污染因子为COD,其CODMn含量介于40~75 mg/L之间,并间或有氨氮和总磷指数超标;该缓流水体属于有机型污染水体,但具有转变成与富营养化并存的复合污染趋势。目前东风渠郑东新区段恢复水质面临的最大问题是缺水,必须从本质上及时寻找补充源(拥有丰富的水量和较好的水质),并建议分别从水量保障、生物修复、生态系统重建以及高效管理等几方面,多举措提升水质,恢复水体功能。     

洞庭湖水位变化对水质影响分析

长江中下游江湖关系的剧烈演变引起了洞庭湖水位的相应变化,并带来了显著的生态环境效应。为了揭示洞庭湖水位变化与水质变化的内在联系和特征,根据洞庭湖区典型水文站1995年-2010年历史水位与水质观测资料,从年内季节和年际时间尺度上,对洞庭湖水位变动情况及其对水质的影响进行了分析。结果表明,所选的洞庭湖区的典型水文站15年来水位总体呈现下降的趋势;在年际变化上,水质指标TN、高锰酸盐指数随着水位的降低而升高;年内季节变化上,TN含量表现出枯水期>平水期>丰水期的特征,而TP含量表现出相反的特性,随着丰水期水位的升高而含量也相对升高。总体上,洞庭湖水位变化与水质状况表现出较强的相关性。     

基于机器学习的东湖富营养化研究

利用遥感技术建立影像波段反射率与地面监测水质参数的定量反演模型,能实现高效率、大尺度湖泊富营养化水平的监测。机器学习通过高度的非线性映射,能很好地利用已知信息,模拟复杂因素之间的关系。以武汉东湖为例,基于资源一号02C卫星影像,利用K-近邻法、支持向量机、随机森林、梯度提升决策树、人工神经网络等5种经典的机器学习算法建立了叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))5个水质参数与影像反射率间的定量反演模型,并采用综合营养状态法对东湖富营养化程度进行评价。以2014年11月22个采样点和2015年1月23个采样点的数据为基准,与基于机器学习算法训练水质参数建模对比,富营养化分级正确率为分别为95.5%和82.6%;以武汉市环境保护局数据为基准,对比反演的东湖各子湖营养等级,正确率均为71.4%。     

基于主成分分析法的洞庭湖水质评价

主成分分析法具有简化计算和定量评价水质状态的优势,为此采用该方法对洞庭湖湖区2016年的水质进行了评价。结果表明:洞庭湖水质污染的因子主要有铜、砷、六价铬、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮和总磷,与实际情况相符,说明主成分分析结果能真实地反映水质状况。洞庭湖湖区入湖水系水质最差,出湖水系水质次之,湖体水质相对较好。其中,湘潭断面重金属含量高,受工业废水影响明显;藕池口断面高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮污染严重,鹿角沱和城陵矶断面则总磷污染明显,主要由湖区农业面源污染、畜禽养殖和生活污水造成。总体来看,洞庭湖支流来水和湖区农业面源污染是导致洞庭湖水质变差的主要原因。     

青岛棘洪滩水库氮磷营养盐分析

根据棘洪滩水库2000—2009年水质监测数据,分析该水库水体中总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素(Ch-l a)等水质指标的变化情况,并进行富营养化评价。结果表明:TN质量浓度超出地表水Ⅴ类标准,TP质量浓度满足地表水Ⅱ类标准,ρ(TN)/ρ(TP)值为80.6～246.2,水库属于磷(P)限制型。TN质量浓度冬季、春季较高,夏季、秋季逐渐降低;TP、Ch-la质量浓度在夏末和秋季较高,春季和冬季较低。水库营养盐主要来源是引水,水库水质2000—2009年近10年的营养程度均为中营养。     

大冶市城市湖泊夏季浮游植物群落结构及其影响因子

针对大冶市城市湖泊水体富营养化问题,为掌握其水体浮游植物群落特征,对大冶市尹家湖、红星湖和三里七湖的夏季浮游植物进行了野外调查和室内研究,并运用冗余分析(RDA)和相关性分析等多种方法探究其与环境因子的关系,以期为湖泊生态修复提供参考。结果表明:三个湖泊发现浮游植物合计8门116种。运用优势度指数(Y)分析得出,尹家湖夏季浮游植物优势种主要有假鱼腥藻(Pseudanabaena limnetica)、细小平裂藻(Merismopedia tenuissima)和泽丝藻(Limnothrix redekei),红星湖的优势种主要有钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和卷曲鱼腥藻(Anabaena circinalis),三里七湖的优势种主要有巨颤藻(Oscillatoria princeps)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)和肘状针杆藻(Synedra ulna);平均丰度表现为红星湖三里七湖尹家湖,浮游植物平均生物量分别为201.84μg/L、366.88μg/L和28.35μg/L。综合营养状态指数(TLI)评价表明,尹家湖、红星湖和三里七湖水体分别为轻度富营养、重度富营养和中度富营养状态,而利用浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(D)计算得出三个湖泊水质均为中度污染水平。冗余分析(RDA)表明,影响该三湖夏季浮游植物群落结构的主要环境因子分别是总氮和总磷、水温和总磷、高锰酸盐指数和水温。     

大坝对鱼类栖息地的影响及评价方法述评

本文总结了大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化对鱼类栖息地造成的影响，并归纳了目前国内外对栖息地预测评价的主要方法，对每一种评价方法的特点进行了分析，最后对可采取的生态补偿措施进行了介绍。本文得到的结论为，大坝建设对鱼类的影响很大，但可以通过补偿措施加以恢复。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

基于AutoCAD的二维建模研究

复杂地质体的二维建模,一般采用自下而上依次建立点、线、面的方法,其中面的定义需要手工完成,费时费力,针对ADINA二维建模的不足,用VC编写了AutoCAD To Adina平面建模程序,实现了点、线、面的自动定义,大大缩短了ADINA二维建模的周期,节省了体力,通过实例表明,该方法具有较大的实用价值。     

基于VB下的渡槽设计研究

渡槽是一种重要的水工结构。将渡槽设计与Visual Basic编程理论结合,通过应用计算机编程可实现对渡槽结构进行各部位验算与校核。文章阐述了该软件系统的开发思想和实现过程,同时对总体框架的设计、模块的划分、具体环节的实现作了详细论述。依据各部位的关键技术参数,对渡槽设计相关的水力计算、槽身、刚架和基础结构计算作了论述,并给出了计算机软件设计的流程图,以期为工程设计人员采用计算机程序设计提供参考。     

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤，其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部，如果在出现损伤的范围内没设观测点，现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法，在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，在考虑了测试噪声的情况下，用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制，还需作进一步的研究。     

基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价研究

针对地质灾害影响因素的不确定性、随机性和模糊性的特点,建立了基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价模型。通过确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,得到各评价单元的地质灾害危险性等级。最后,通过工程实例验证该评价方法的可行性。     

对推行以设计为主体的工程总承包(EPC)的认识与思考

EPC(设计—采购—施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式。介绍了EPC工程管理模式的背景和国内外开展EPC总承包管理模式发展现状,总结了EPC总承包管理模式的特点。从水利工程角度出发,阐述了水利行业推行EPC总承包管理模式的必要性和可行性,并提出了建议。     

基于KPCA-PSO-SVM的径流预测研究

为提高径流预测模型的准确性与稳定性,对KPCA-PSO-SVM的径流预测方法进行了研究。在分析径流影响因素的基础上,利用核主成分分析(KPCA)法对径流影响因子进行非线性特征提取,获得主成分作为支持向量机(SVM)的输入变量,建立了径流预测SVM模型,其中模型参数通过粒子群算法(PSO)进行优化。模型建立后,以新疆伊犁河雅马渡站中长期径流预测为例进行分析。预测分析结果表明,在拟合和检验阶段模型的平均相对误差分别为0.77%和7.64%,与其他预测模型比较,基于KPCA-PSO-SVM方法建立的径流预测模型有较好的预测和泛化能力,是一种行之有效的中长期径流预测方法。     

大坝安全信息权研究

大坝原型观测数据本身包含了丰富的信息，内在反映了监测项目之间的某种客观关系，基于此，应用PCA法及PPA法建立了确定大坝安全评价信息权重的正分析模型，一方面能够对数据进行降维处理，另一方面能挖掘数据内在信息，提取指标的相对重要性；并基于最优化准则，建立了信息赋权整合模型，解决了多种数学方法计算结果不一致性问题，最大限度地保持原始信息的完整性。     

深层岩石二次人工致裂缝效果影响因素分析

针对深层岩石二次人工致裂缝过程中影响因素复杂、施工技术界限模糊等问题,以泌阳凹陷赵安鼻状构造 HTY 三段地层为例,采用二维二相油藏 － 裂缝系统模型结合正交试验方法,定量分析含水饱和度、地层压力、有效渗透率、压裂规模等因素对岩石二次人工致裂缝效果的影响,确定深层岩石二次人工致裂缝施工过程中的关键因素,确立施工技术界限。结果表明: 岩石二次人工致裂缝效果与地层压力、储层渗透率、施工规模、地层含油饱和度及油层有效厚度成正比,影响该区块二次人工致裂缝效果的主要因素为含水饱和度、有效渗透率、地层压力和人工致裂缝长度; 岩石二次致缝技术界限为地层压力保持水平 ＞ 70% 、含水饱和度≤50% 、有效渗透率≥0. 5 × 10^ － 3μm^2。以此作为该区块人工致裂缝选井选层依据,配套施工工艺,现场单井二次人工致裂缝效果良好。