基于遗传算法的TCE污染地下水修复抽水处理优化方案研究

抽水处理技术已广泛应用于地下水污染现场修复，系统设计运行不当会严重影响抽水处理的成本和效率。布井位置和抽水流量是抽水处理系统设计的两个关键因素，需考虑污染现场及饮用水源位置、经济成本等条件，因而布井方案需综合实际情况考虑不同参数。已有的抽水处理系统主要依据经验设计，不能满足复杂系统下经济高效运行的目的。因此，根据影响抽水处理系统经济效应的因素寻求经济高效的最优布井方案越来越重要。以某典型三氯乙烯(TCE)污染含水层为例，运用地下水流场、溶质运移模拟模型与遗传算法相结合的优化技术MGO,采用水力优化和运移优化两种地下水污染修复模式进行优化。基于情景分析比较了不同修复时间、井的数量、目标修复浓度、吸附常数和渗透系数等参数调整对井位和抽水量优化布局的影响，探索了抽水处理系统优化中遗传算法设计参数的确定方法，总结了影响抽水处理系统经济效应的不同因素及其变化规律。结果表明，抽水成本随井数的增多、修复时间的延长、目标修复浓度的增大而降低，但降幅会在某一临界范围内显著缩小，需根据实际工程需要，平衡各方成本因素。当目标修复浓度为0.03 mg/L且修复时间为20 a时，3眼井较2眼井抽水成本减少18%...     

MapGIS在电厂地下水溶质运移中的应用

在详细分析某电厂厂区水文地质条件的基础上,利用地下水溶质运移解析法,结合MapGIS空间分析中的DTM模块,对电厂厂区柴油储罐发生突发性泄露,非正常工况下造成地下水污染的影响进行预测评价。研究表明,柴油储罐在非正常工况下发生泄漏5年时,柴油污染晕最大影响面积为0.204 km~2,最远影响距离为660 m。     

台阶式泄洪槽水工模型试验研究

为验证山西省某森林公园台阶式消能泄洪槽设计的合理性,通过模型试验研究了该消能泄洪槽不同流量工况下的流态、台阶平面压力、流速分布及消能效率。结果表明,在试验流量范围内,泄槽内为跌落水流和过渡水流,掺气不明显;台阶平面压力变化范围为-9.7~24.4kPa,当流量为6m^3/s时,出现最大负压9.702kPa;除#3消力池进口处外,三段台阶式消能段均为泄槽底部流速较小,对泄槽底部冲刷较小,泄槽水流表面流速最大;在不同流量下台阶式泄槽+消力池联合消能率均超过了90%,其中大部分能量消散在溢洪道台阶上。研究成果可为类似工程提供参考。     

基于一、二维耦合模型的某湿地公园水网规划与水力优化应用

湿地水网规划和设计需要考虑防洪排涝、生物栖息地构建及水资源调度等多个因素的协调,单一维度的数值模型难以解决河网、湖区及工程调度等多种模拟对象的尺度协调问题。针对某感潮河网区域生态湿地公园的规划设计,利用MIKE Flood软件,构建一、二维耦合水动力模型,就河网规模、堰顶高程控制、生物栖息地构建等目标开展计算分析,通过方案比选确定相关工程规模,并通过区域微地形调整对鱼类和禽类栖息地水动力条件进行优化,使其满足生境构建要求。该结果不仅为相关设计单位提供了工作思路,所采用的建模方法和参数选取也可为类似项目参考。     

梧桐河流域上游径流时序变化特性及趋势

为掌握梧桐河流域上游径流时序变化特性以指导流域水资源开发利用,基于梧桐河上游宝泉岭水文站1951～2013年天然径流序列,采用累积距平法、非参数检验Mann-Kendall法和Morlet小波分析法研究了年、季节径流量的趋势特征、突变特征及周期特征,探讨了引起天然径流量发生变化的主要原因。结果表明,梧桐河流域春、冬两季径流量分别以0.005×10~8、0.004×10~8 m~3/10a平均速率呈增加变化,夏、秋两季径流量分别以0.144×10~8、0.243×108 m~3/10a平均速率呈减少变化,仅秋季径流量减少趋势显著,在季节径流量综合作用下,年径流量以-0.379×10~8 m~3/10a平均速率呈不显著减少变化;年及季节径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1960年代中期以前;年及四季径流量存在显著周期特征,第1主周期依次为12、14、12、11、11年;降水减少引起流域径流量减少,使得两者呈基本一致的时序变化特性。研究成果可为流域水资源开发利用及规划管理提供依据。     

采空区特殊下垫面径流模拟研究

由于长期大规模地开采煤炭资源导致山西省许多地区形成了煤矿采空区，改变了传统的水文过程。以上静游水文站控制流域为研究区域，通过6组室内试验，探讨了采空区裂隙发育对产汇流过程的影响机制并进行参数化，引入到传统双超模型，选取研究区大规模煤矿开采前后25场洪水分两种方案进行了水文模拟。结果表明：在采空区特殊下垫面进行水文模拟时，可引入4个参数来表示采空区对流域坡面产汇流过程的影响，可引入2个参数来表示采空区对河道汇流过程的影响。大规模煤矿开采前的14场洪水模拟结果中，模拟合格率为85.71%,大规模煤矿开采后的洪水11场洪水模拟结果较差。考虑采空区特殊下垫面对产汇流过程的影响，引入概化的参数重新计算上静游水文站控制流域大规模煤矿开采后的11场洪水过程，得到重新模拟的11场洪水模拟结果总体合格率由0提升为了81.82%,大规模采煤后采空区参数的引入有效提高了上静游水文站控制流域内场次洪水模拟精度。     

旋流器在平直管道运行时的水力特性研究

为了进一步研究旋流器在水力输固技术中发挥的具体作用,以平直管段为例,来研究旋流器在其运动过程中的水力特性,本文采用模型试验和理论分析相结合的方法,对带有不同高度,不同角度的旋流器在不同水力输送工况下的特性进行了研究。结果表明:旋流器上导叶的旋转角度越大,测试断面的轴向速度越小,周向速度越大,径向速度的绝对值越大;旋流器上导叶的高度越高,测试断面的轴向速度越大,周向速度越大,管中心附近的径向流速越大;流量越大,测试断面的轴向速度越大,其周向和径向速度随流量的变化规律因旋流器上导叶的旋转角度不同而不同。     

汾河上游水文干旱时空演变特征分析

以汾河上游四个水文站月径流资料为基础,选取常用的六种概率分布拟合了月、季、年时间尺度下的径流量,并进行了拟合优度检验,判断出汾河上游水文站不同时间尺度下径流服从的最佳分布函数,根据最佳分布函数计算标准化径流指数,分析不同时间尺度下的水文干旱时空变化特征。结果表明,汾河上游不同站点在不同时间尺度下服从的概率分布并不统一;不同时间尺度下四个水文站的标准化径流指数变化具有较好的一致性;1956~2000年标准化径流指数总体呈下降趋势,水文干旱逐年加重;西北部干旱程度逐渐减轻,东南部干旱严重程度逐渐加重。     

基于AHP和GIS的吕梁地区小流域山洪灾害风险区划

为准确评价山西省吕梁地区石楼县的山洪灾害风险,从山洪灾害的形成条件和流域基本情况出发,选取降雨、地形、河流水系和历史洪水四个因子为危险性评价指标;选取人口密度、耕地面积百分比和单位面积生产总值三个因子为易损性评价指标。利用层次分析法(AHP)确定各指标权重,并依托ArcGIS空间分析叠加功能得到石楼县山洪灾害危险性分布图、石楼县山洪灾害易损性分布图以及石楼县山洪灾害风险分布图。结果表明,石楼县山洪灾害风险系数最小值为0.002,最大值为0.568。低风险、中低风险、中等风险和高风险等级面积占全县面积比例分别为18.21%、26.33%、26.08%、29.38%。分析结果可为同类小流域的山洪灾害风险区划提供参考,也可为有关部门防洪减灾提供依据。     

基于改进Tennant法的河流生态基流估算

为了使Tennant法更适用于计算我国北方季节性河流的生态基流,对其计算方法进行改进,即引入回归分析的思想,用origin软件处理径流系列,对多年同期月径流量进行多次拟合分析,得出最符合其变化趋势的曲线回归方程,以此求出各平水年对应拟合方程的径流量,将该流量平均值的10%作为当月生态基流量,最后根据各月生态基流得出河流生态基流。桃河生态基流计算结果表明,使用回归分析Tennant法计算得出的生态基流占多年平均径流的10.2%,较传统Tennant法更符合桃河径流现状。