地下水补给影响下的河流水质模糊模拟

摘 要：基于河流水环境系统的模糊性、不精确性，采用三角模糊数描述和表征沿岸地下水水文地质参数，建立了计算地下水补给量和补给强度的模糊模型。在将水质模型参数定义为三角模糊数的基础上，构建了考虑地下水补给影响的一维稳态河流水质模糊模拟模型。作为案例，将上述模型应用于淮河流域某支流水质模拟研究。采用-截集技术，计算得到各控制断面模糊数形式的污染物浓度值，并与确定性模型计算结果进行比较。实例研究表明，以三角模糊数原理模拟和表征考虑地下水补给影响的河流水体污染物浓度变化规律，理论上可行，计算结果可信，较好地弥补了传统确定性模型的不足。     

基于梯形模糊数的不确定性河道生态需水模型及其应用

针对目前各类河道内生态需水模型缺少不确定性方面的研究，本文将模糊数引入到河道内生态需水估算方法中，建立了模糊生态流速和模糊生态水力半径的概念。以抛物线型过水断面河道为例，在扩展原理的基础上，建立了流量与模糊生态流速、模糊生态水力半径的具体函数关系，提出了基于梯形模糊数的不确定性河道内生态需水模型，设计了算法流程，以杜柯河壤塘站为例进行了实例研究，计算并给出了不确定性河道内生态需水量的表达结果，还利用Tennant法对所建模型的实用性进行了验证，最后对计算结果的表达形式做了分析和解释。     

地下水补给影响下的河流水质模糊模拟

基于河流水环境系统的模糊性、不精确性,采用三角模糊数描述和表征沿岸地下水水文地质参数,建立了计算地下水补给量和补给强度的模糊模型。并进一步在三角模糊数的基础上,构建了考虑地下水补给影响的一维稳态河流水质模糊模拟模型。将该模型应用于淮河流域某支流的水质模拟研究。计算中采用α-截集技术,得到了各控制断面模糊数形式的污染物浓度值,并将其与确定性模型计算结果进行对比分析。分析结果表明,以三角模糊数原理模拟和表征考虑地下水补给影响的河流水体污染物浓度变化规律在理论上可行,其计算结果可信。     

水环境风险评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型

探讨了将三角模糊数理论用于描述和处理水环境风险评价系统中的随机性、模糊性,以及资料信息的不完整、不精确性等不确定性特征的具体实现途径。采用Monte Carlo方法模拟三角模糊数,把三角模糊数及其函数之间的运算转化为普通的实数之间的运算,建立了水环境风险评价的随机模拟与三角模糊数耦合模型(SS-TFN)。应用结果表明:SS-TFN通过Monte Carlo方法可得到水环境系统的质量状态变量的大量模拟序列,其计算结果比三角模糊数的截集技术的计算结果更简便、全面和合理;用SS-TFN通过调整水环境系统的质量状态变量的控制参数,可方便地获得水环境风险管理的对策方案。     

基于正态模糊线性回归确定河流横向扩散系数

为寻求水质污染时河流扩散参数的计算方法,以确定河流横向扩散系数的直线图解法为基础,在模糊数的基础上分析河流水团示踪试验数据,建立正态模糊线性回归模型,通过模糊集的隶属函数计算不同置信水平下河流横向扩散系数和河流平均流速等河流水质参数的取值区间。实际算例验证结果表明,应用正态模糊线性回归模型确定的河流水质参数值与真值非常接近,说明该方法是可行的,并且是可靠、合理的。该方法能够反映河流系统自身的不确定性以及实际中存在的各种不确定因素对其的影响。     

基于梯形模糊数的不确定性河道生态需水模型及其应用

将模糊数引入河道生态需水估算方法中,建立了模糊生态流速和模糊生态水力半径的概念。以抛物线型过水断面河道为例,在扩展原理的基础上,建立了流量与模糊生态流速、模糊生态水力半径的函数关系,提出了基于梯形模糊数的不确定性河道生态需水模型,设计了算法流程。以杜柯河壤塘站为例进行研究,计算并给出了其不确定性河道生态需水量的结果。最后利用Tennant法对所建模型的实用性进行了验证,并对计算结果的表达形式进行了分析。结果表明本文方法得到的结果更合理,效果更好。     

基于延拓盲数-网络分析理论的河流健康评价

为提高河流健康评价精度,将模糊理论中的三角模糊数引入盲数系统,形成延拓盲数理论。基于延拓盲数理论构建河流健康评价模型,并采用网络分析法(ANP)确定各评价指标权重。结合通榆河的实际状况,展开河流健康评价,得到各评价指标的分值及不同评价等级的隶属度,从而确定通榆河的河流健康等级为"Ⅲ"类。河流健康问题主要体现在水功能区水质达标率低、生态系统薄弱,应进一步加强河流的修复和管理。     

基于模糊综合评价法的排污河道污染特征模拟分析

排污河道污染特征模拟分析对防治河道污染与合理开发排污河道具有重要意义。针对当前方法存在河道污染特征模拟能耗高的问题,提出基于模糊综合评价法的排污河道污染特征模拟分析,筛选排污河道污染评价指标,建立污染特征模型,根据排污河道水质指标来分析排污河道上下游浓度之间的关系,获取排污河道水质变化趋势的评价标准,分析排污河道污染特征评价因子的重要程度,得到污染特征的综合评价集,计算加权因子并分析排污河道污染特征的模拟变化趋势,以及排污河道污染特征的模拟能耗,最终实现排污河道污染特征的模拟分析。试验结果表明:提出方法在进行排污河道污染特征模拟分析的过程中,模拟能耗在6J以下,产生了较低的模拟能耗;排污河道污染特征模拟结果与实际结果的拟合度最高为90%,验证了提出方法的有效性和可行性,具有较高的实际应用价值。     

渭河干流陕西段河流水质污染风险评价

依据模糊理论建立了河流水质风险评价模型,通过加权评价和熵值法确定了多个监测序列指标权重,给出了5级水质污染风险等级,评价了渭河干流陕西段污染物序列风险以及区间水质污染风险。结果表明:渭河主干河流中下游水质污染风险较大,上游风险相对较轻。这些研究为河流水质控制与恢复管理提供了依据。     

非线性FCA模型在流域水资源冲突风险评价中的应用

介绍模糊矩阵合成算子的性质及其在评价中的实际意义。建立了流域水资源冲突风险评价的指标体系。在改进层次分析法的基础上,用非线性模糊综合评价模型对资水流域水资源冲突风险进行了评价。评价结果表明,所建模型对于涉及水量、水质、生态与体制等多因子的流域水资源冲突风险评价具有良好的适用性,可反映不同指标对评价结果的突出影响,弥补了线性加权模糊综合评价模型的不足,使评价结果更可靠。该模型可在不同流域不同时期和不同条件下的水资源冲突风险综合评价中推广应用。     

Evaluation of fish habitat suitability using a coupled ecohydraulic model: Habitat model selection and prediction

The selection of an approach to evaluate habitat suitability for a specific fish or life stage has been a matter of concern in habitat quality modelling studies. This study has taken Jinshaia sinensis, a commercially valuable fish endemic to the Jinsha River, China, as the target fish species. One‐ and two‐dimensional hydrodynamic models were coupled and combined with fish habitat models for a middle reach of the Jinsha River. The resulting ecohydraulic model was used to predict the changes in hydrodynamics and spawning habitat suitability that resulted from the operation of an under‐construction reservoir downstream of the study area. The preference function (product, arithmetic mean, geometric mean, and minimum value) and fuzzy logic habitat evaluation methods were compared to predict the spawning habitat suitability of the fish. The model was validated using the numbers of spawning eggs, and the results show that both the arithmetic mean and fuzzy logic method can be used to predict spawning habitat suitability. The model predictions show that the hydrodynamics of the study area would be altered if the impoundment water level exceeded 969 m. During the spawning season, the spawning habitat suitability would increase from April to early June and has little change from early June to July under the impact of the reservoir impoundment. The optimal river discharge rate for fish spawning is ~3,500 m³/s, and this would not change after the reservoir begins operation. This research can benefit other regions that will be affected by planned dams by predicting the impacts of reservoir operation on fish habitat quality, and the results will help decision makers protect the health of rivers and the overall ecosystem.     

模糊数学在地表水水质评价中的应用

采用模糊数学理论中模糊综合评价的方法对滏阳河邯郸市区段的水质进行了评价，得到滏阳河在邯郸市区的入境断面（张庄桥）和出境断面（苏里）的水质类别均为Ⅴ类，说明滏阳河水体已受到严重污染，治理势在必行。     

基于二元水循环的流域分布式水质模型构建与应用

流域分布式水质模型是描述污染物的时空迁移转化过程的数学工具，是预测未来水质状况、研究污染物总量控制方案的技术手段。本文针对流域分布式水质模型WEQ开展研究，结合二元水循环理论，着眼于加强污染物产生、入河过程的机理，考虑水库库容变化对污染物时空变化的影响，进一步增强模型的物理机制。改进后的WEQ使农田面源由陆域产生至入河过程更具有物理机制；借助水土流失方程计算水土流失量，增强了土壤侵蚀面源污染来源的可信度；通过水质过程与二元水循环过程的耦合，实现了污染物入河过程的动态计算；将水库蓄变量作为模型变量，描述水库调蓄对污染物的影响。本文以嫩江流域为例，模拟COD、氨氮的空间分布规律及河道断面负荷变化特征。模拟结果显示，率定期:MSEQ=1.81,Re=62.3%,Pearson=0.374;验证期: MSEQ=1.45, Re=50%,Pearson= 0.692，通过产生量核算、水质模拟过程与监测数据对比以及水库调度合理性分析，确保改进的WEQ模拟误差在合理范围之内，能够反映强人类活动干扰下的水质过程，对水环境管理需求具有实际意义。     

多污染源随机排污的水质影响分析方法及其应用

针对污水排放特征,将污染源分为连续排放型污染源和间隙排放型污染源。对连续排放型污染源,采用确定性方法定义污染源强;而对于间隙排放型污染源,运用不确定性理论,根据其排放污染源的随机统计特征,对污染源进行随机概化。将不确定性理论应用于多污染源随机排污对环境水体的水质影响分析,给出了基于不确定性理论的水质影响预测方法,建立了二维随机水质数学模型。并将该方法应用于某市水源地水质影响的随机分析,得到了在多污染源随机排放协同影响下水质浓度随机变化的统计特征。     

模糊综合评价在太子河辽阳段水质评价中的应用

根据太子河的监测值及地表水质量标准,采用模糊数学评价法对其进行水质评价,并详细介绍了综合评判法的具体过程.评价结果表明:模糊评价结果准确,具有实用价值.     

基于优化模型的河流纳污量计算方法研究

基于最优化的思想,提出以纳污量最大化为目标,建立河流纳污量优化计算模型及方法,以获得河流最优的纳污量,同时解决水质目标浓度设置中存在的主观随意性以及纳污量计算中出现负值等问题。研究成果为河流纳污量计算提供一种新的思路。     

水动力水质模型在温黄平原河网入河污染负荷削减中的应用

为了探究入河污染负荷削减对河网水环境改善的效果,针对台州市提出的河网水质改善需求,以浙南温黄平原河网为例,设定河网主要污染物氨氮为评价指标,建立能反映出河网水动力水质时空变化规律的模型,通过对入河污染物削减率和配水水源的调节,进行方案模拟计算。结果表明:在长潭水库和灵江联合配水、入河污染负荷削减率达到55%时,水质改善效果最好;温黄平原整体河网平均水质达到较好的Ⅳ类水。提高入河污染物削减率虽然能够大幅度的强化内部河网的治污体系,但控制污染物排放、调水引流、加强区域内截污治污多措并举才能从根本上有利于河网水环境改善。本模型的应用研究可为台州及其他类似城市的河网水污染治理和控制提供参考,为建立有效可行的城市河网水污染防治安全体系提供技术支撑。     

河流水文学若干研究领域的回顾与展望

就 2 1世纪的产汇流理论、流域定量地貌、河流洪水、河流泥沙、河流热状况与冰情、河流资源利用、河流水质与河流生态环境等河流水文学主要研究领域的发展前景作了初步的展望 :要进一步揭示不同气候和下垫面条件下的产汇流规律 ,研制预测功能强的流域水文模型 ,发展和应用数字流域 ,深入揭示复杂条件下的洪水运动规律 ,提出高精度的分析计算方法 ;水流动力学与泥沙动力学相耦合的产沙计算方法将得到实际应用 ,河流输沙机理将进一步被揭示 ;继续探索河冰形成及河流冰情变化的热力学和水力学机理 ,完善冰凌数学模型 ,进一步揭示河流水流挟带污染物质的运动机理 ,完善水质模型 ,提高计算精度 ;要采用多学科综合的手段 ,深入探讨人类活动对河流生态系统的影响     

小流域综合治理在水土保持中的特殊作用及发展途径

小流域综合治理在水土保持工作中的主要作用是 :提高土地生产力 ,使土地结构趋于合理 ,具有明显的拦沙效果 ,减轻水旱灾害等 .根据中国的具体情况 ,提出了几条对策 ,包括搞好农田基本建设 ,发展林果业 ,搞好植被建设和水土保持产业化 ,全方位综合治理等 ,以达到生态效益、经济效益、社会效益的互相统一 .     

河流系统健康状况评价体系及评价方法

考虑反映河流系统的动力状况、水质状况、河流地貌和生物指标状况、河流服务状况等4个方面,构建了河流系统健康状况评价体系。建立了基于模糊理论的河流健康状况多层次评价模型,给出了相应的评价指标、标准和权重。以海河三岔口河段为例,应用已建的河流系统健康状况模糊综合评价模型,对河流系统的健康状况进行了评价。计算结果表明,该评价体系能定量地从各层次分项指标和总体角度反映河流健康状况,可为河流管理和生态修复工程提供技术支持。