基于正交极差分析的青龙河流域HSPF模型参数寻优模式

为评价桃林口水库水文水质状况,建立其上游青龙河流域的BASINs/HSPF水文水质模拟模型.以Nash-Sutcliffe效率系数作为评价标准,联合正交设计和极差分析法进行参数寻优研究和可靠性分析.结果表明:BASINs/HSPF模型参数寻优的正交极差联合分析模式可大幅减小参数的寻优次数和寻优区间,是获得模型灵敏度参数和参数满意解的高效模式,可为模型参数寻优算法开发提供借鉴;应用正交极差分析的参数率定结果,以青龙河流域下游桃林口水库监测点2011年实测径流数据对模型进行验证,验证期(2011年)的Nash-Sutcliffe效率系数为0.79,稍低于率定期(2012年)的Nash-Sutcliffe效率系数(0.81)以及PEST自动校准的Nash-Sutcliffe效率系数(0.84),水质模拟结果也基本吻合;针对青龙河流域BASINs/HSPF模型,应用正交极差分析方法识别出6个高灵敏的BASINs/HSPF模型参数(IRC、INFILT、AGWRC、DEEPFR、AGWETP和LZSN);应用正交极差分析方法获得的BASINs/HSPF模型参数满意解取值区间依次为:LZSN[2.0,6.3],INFILT[0.084,0.167],AGWRC[0.90,0.95],DEEPFR[0.209,0.333],BASETP[0.067,0.199],AGWETP[0.067,0.199],CEPSC[0.14,0.27],UZSN[1.35,2.00],IRC[0.392,0.483].     

降雨输入对青龙河流域HSPF模型模拟结果的影响

为评价降雨输入对青龙河流域BASINs/HSPF模型模拟结果的影响,改善HSPF模型模拟精度,应用趋势成分建模、周期成分建模、相依随机建模和独立随机建模（白噪声）等随机建模程序和蒙特卡洛计算机模拟方法,获得200组降雨随机模拟序列,分别作为青龙河流域BASINs/HSPF模型的输入,以Nash-Sutcliffe效率系数（E_NS）作为模型模拟效果的评价标准,获得如下结论:采用趋势成分、周期成分与ARMA建模以及正态随机模拟获得降雨随机模拟序列是量化降雨输入随机性的可行方法;在模型参数优化的条件下,降雨随机模拟序列HSPF模拟E_NS值的变化区间为[71.09%,74.96%],波动幅度达3.87%,表明降雨输入随机性对于HSPF模拟结果具有显著影响;当考虑每年的日降雨量极大值时,E_NS值变化区间为[75.35%,78.81%],波动幅度达3.46%,且结果均优于没有考虑降雨极大值点的降雨随机模拟序列,表明降雨时间序列的极大值点对于HSPF模拟效果具有显著影响;随着降雨时间序列中所考虑极大值点数量的逐渐增多,HSPF模拟效果出现下降趋势,表明HSPF模拟应特别关注若干最大极值点的影响;降雨输入的不确定性是HSPF模型模拟结果不确定性的重要来源,改善HSPF模拟效果需要考虑降雨时间序列随机性和极值点因素的影响.本研究可为量化降雨输入对HSPF模型模拟的影响以及HSPF模拟的降雨情景优选提供借鉴.     

污水管网模拟模型节点平均流量的估算方法

建立排水管网模拟模型是城市排水实现科学化管理的一个重要手段。作为污水管网建模的基础部分,研究了污水管网节点平均流量估算的间接求解方法,即根据用水量推求污水量。该法包括污水排放系数的确定和节点服务区域属性值的计算两部分。污水排放系数根据生活用水量结构确定;在城市排水管网GIS平台上可以估算节点服务区域属性,如人口、面积(平面面积和建筑面积)等。     

城市排水GIS数据分析与组织

建立城市排水管网信息系统,目的在于应用信息化工具提高排水管网管理效率;对其数据的分析和组织是保障该信息系统顺利工作的基础。从内外两方面分析排水管网管理要素,提出了排水管网地理信息系统对象设置、图层组织、数据编码方案,并以实例进行说明。     

日污水流量序列的分形特征研究

为定量描述污水流量的变化特性，并获得污水管网非恒定流模拟精度要求的节点流量过程线，结合某污水处理厂的日进水流量记录应用分形理论对污水流量序列的分形特征进行了研究。结果表明：整个日流量序列存在分形特征，而分时期流量序列的分形特征则尚需进一步证实；对于整个流量序列，随着滞时的增加则关联维数逐渐增大，饱和时的关联维数为1．0466；当滞时T=1d时，分时期流量序列的关联维数比整个流量序列的关联维数大；整个流量序列的盒维数为1．7973，春、夏、秋和冬季流量序列的盒维数分别为1．5936、1．4259、1．5558和1．1372，即分时期流量序列的盒维数比整个流量序列的盒维数小。     

镇江市主城区排水管网计算机建模方法

为了预防道路积水等城市型水灾害，基于暴雨雨水管理模型（SWMM）平台建立了镇江市主城区排水管网计算机模拟模型。结合建模实践，对排水管网计算机实用建模方法进行了探讨，可分为汇水子区域划分、参数获取、模拟情境设计、灵敏度分析及模型预校准等步骤，为后续的模型微观校准提供了有利条件。该方法对现阶段建模数据不完备地区的排水管网建模具有借鉴意义。     

基于理论课堂的高校即时型实践教学方法探究

实践教学在高等教育中的重要性日趋突出,但由于实践教学学时较短、场所有限等因素制约,影响了实践教学效果。为此,在分析理论教学和实践教学关系的基础上,提出了一种基于理论课堂的即时型实践教学方法。以“环境科学概论”课程为例,尝试了类比式的案例教学、研究式的专题教学以及角色式的扮演教学等即时型实践教学方法,取得了较好的效果。     

污水流量序列随机模拟的马尔可夫链模型

为了进行城市污水管网系统的水力分析。对管网节点流量过程进行了随机模拟．首先。将污水流量序列概化为无因次形式,并剖分为若干个状态;然后,应用齐次马氏链建立节点流量的随机模型,可获得节点流量模拟序列的全集;再以已知样本的均值序列和模拟序列的关联度作为判定模拟序列有效性的标准,从齐次马氏链生成的模拟序列全集中。识别满足特定阈值条件的模拟序列子集,得到最终的节点流量模拟序列．对北京某污水厂进行的计算机模拟表明,该方法比非平稳的时序分析方法简单易行．     

基于响应面优化的青龙河流域HSPF模型参数校准方法

Hydrological Simulation Program-Fortran(HSPF)模型参数多且交互作用复杂,传统参数寻优面临着优化参数不灵敏、优化算法易陷入局部陷阱等问题,影响了优化精度和效率.本文集成青龙河流域、参数抽样、灵敏度分析和参数优化探索新的寻优途径.应用响应面优化软件Design Expert,针对9个HSPF模型参数进行抽样,获得130组参数集,采用多元二次回归模型,建立参数集与纳什效率系数(NSE)的非线性关系,通过等高线和响应面识别最优参数及其密集取值区间.响应面优化参数的NSE平均值、最大值、最小值以及寻优区间缩减率均优于正交极差分析方法;LZSN、INFILT、AGWRC为极灵敏参数,DEEPFR为灵敏参数;LZSN和INFILT、INFILT和AGWRC、INFILT和UZSN、INFILT和IRC的交互作用对结果有显著影响;优化参数的密集取值区间:LZSN[2.00,2.65];INFILT[0.400,0.475];AGWRC[0.870,0.885];DEEPFR[0.101,0.176];BASETP[0.001,0.120];AGWETP[0,083,0.120];CEPSC[0.166,0.244];UZSN[0.83,1.22]; IRC[0.53,0.63].响应面方法综合了参数抽样、参数灵敏度分析以及参数优化等3个方面,考虑了参数非线性关系和参数的交互作用,兼顾了优化精度和效率,为青龙河流域HSPF模型参数优化开拓了新途径.     

富营养化与赤潮

概述了水域富营养化术语的历史来源、基本概念,水体富营养化与赤潮的关系,和发生赤潮时,水中藻类对水质的有害影响。介绍了水体赤潮的出现和发展规律。量化了氮、磷浓度与富营养化等级的关系。