基于水质模拟的水质在线监测站点布设研究

随着水质监测连续化的需求增加,河流水质在线监测站布设成为不可忽视的问题。本文采用水文模拟模型HSPF对台湾淡水河流域进行水量水质联合模拟。水文模拟以9个测站比对,纳什效率系数多数大于0.7;相关系数r皆大于0.7。水质模拟以27个测站比对,生化需氧量、氨氮、悬浮固体、溶氧的修正平均百分误差多数小于25%。基于水质变化率和水质超标率提出水质敏感河段概念,并以此确定为补充布设水质在线监测站点的优先河段。研究指出,淡水河流域水质在线监测站目前仍缺乏且位置不尽合理,应优先补充三峡河的三峡大桥、景美溪的宝桥、基隆河的江北桥水质在线监测站。     

一维河流水质模型多参数识别的反演优化通用算法

为了克服传统参数识别方法在进行河流水质模型多参数识别时的不足,以一维纵向离散方程为基础,构建了同时确定河流水质模型水力和水质参数的反演优化通用算法。利用反演优化法重点探讨了初值选取、观测噪声、测量精度等因素对参数计算结果的影响,比较了变尺度法和单纯形法两种优化算法的反演效果。算例计算结果表明,单纯形法在可靠性与精度方面均要优于变尺度法。结合瞬时源和连续源两个算例验证了该方法的可靠性。两个算例的计算结果表明,采用反演优化算法对瞬时源河流水质模型和连续源水质模型都能给出较好的反演结果。     

基于FVM-HGA的河流水质模型多参数识别

针对解析法求解河流水质模型的不足和传统方法在求解河流水质模型多参数识别问题遇到的困难,提出了采用有限体积法结合混合遗传算法(FVM-HGA)的参数识别算法。由于水质模型中源项的广泛存在,对流项的离散采用了满足有界性条件的非线性高精度格式-MINMOD格式。由于优化算法对参数识别反问题具有的普遍适用性,因而反演算法采用了全局寻优能力很强的遗传算法;为了克服传统遗传算法局部搜索能力较弱的缺点,采用了遗传算法与最速下降法相结合的混合遗传算法。两个算例的计算结果表明,采用FVM-HGA算法对常系数河流水质模型和变系数水质模型都能给出较好的反演结果。     

二维河道瞬时排污的未确知水质模拟模型研究

基于水质系统的未确知性,运用未确知理论将瞬时排污情形下河流水质模型参数定义为未确知数。在此基础上,建立未确知水质模拟模型。由该模型不仅能够得到排污口下游各控制点污染物浓度可能值分布形式,也可以得到各可能值区间相应的可信度分布,从而为河流水质规划管理和水污染控制提供丰富、有用的水质信息。实例研究表明,运用未确知理论研究瞬时排污情形下河流水质模拟预测问题,理论上是可行的、计算结果是可信的。     

河道一维污染源识别反问题

在污染源下游布设水质在线监测断面并对监测数据进行分析,通过求解河流污染源反问题可以实时反演识别上游污染源信息,从而为污染源的控制和取水口的水质安全保障及预警提供基础信息。针对一维河流,在非恒定水流条件下,提出了以有限差分法作为正问题求解器、Nelder-Mead单纯形算法为优化模型求解器的污染源识别算法(FDM-SIM法);在此基础上,进行了污染源和参数的联合反演尝试。结合两个算例对FDM-SIM法进行了验证,计算结果表明:该方法不仅能够对污染源进行识别,还可实现污染源与水质参数的联合反演。     

基于SWAT模型的闸坝水量水质优化调度模式研究

水量水质联合调度是现代水利工程调度面临的一种新的调控模式.本文将闸坝水量水质联合调度模型、遗传算法耦合到流域综合管理模型SWAT中,从流域尺度上探讨了闸坝的合理调度模式,并在北京市温榆河流域进行了实例研究.研究表明:(1)基于SWAT模型,建立耦合闸坝系统的温榆河流域水量水质模型,较好地模拟闸坝影响下流域的水量水质演变过程,为温榆河流域闸坝调度研究提供支撑.(2)引温济潮二期工程的实施后,温榆河干流下游水量将有所减少,水环境状况将进一步恶化,尤其是在鲁疃闸上游地区水质浓度显著提高.闸坝的水量水质优化调度对改善全流域水环境状况,提高水资源利用率有积极的作用.研究将为温榆河流域及其他多闸坝流域水污染整治提供技术支撑和借鉴,同时也对北京市经济社会的可持续发展具有重要的意义.     

基于河流断面监测资料的非点源负荷估算输出系数法的研究和应用

由于缺少基础监测资料,大中型流域的非点源负荷的估算一直是国内相关研究的难点。本文提出以大中型流域为估算单元,综合考虑土地利用形式、水文地理条件等因素,建立流域非点源负荷输出系数法计算模型,利用河流断面的历史监测数据,通过水文分割和最优化数学方法进行参数率定,克服了非点源污染监测难度大,历史资料缺乏的困难。应用计算模型估算了辽河铁岭段的面源污染负荷,利用2009年污染物普查的相关数据进行验证,估算结果与污染普查估算结果相差小于15%。该种方法以水文监测资料和河流水质断面监测资料为基础,历史数据相对丰富,通过计算机编程进行计算,可实现对流域非点源污染的快速预测和分析。     

物联网与三维GIS在大熊猫智慧国家公园建设中的研究应用

大熊猫国家公园建设是中国开展生态文明建设的一项重要创新性和探索性举措。以大熊猫国家公园（天全片区）数字化建设试点为例,分析探讨基于物联网和三维地理信息技术进行大熊猫国家公园智慧平台建设,充分发挥IoT+GIS的动态监测和数据可视化技术优势,提出基于IoT+GIS构建大熊猫国家公园智慧监测体系建设方案。大熊猫国家公园智慧平台建设以地理空间数据库、专题数据库为数据支撑,同时融合三维GIS引擎、BIM信息模型和物联网传感器数据,实现三维场景下对国家公园的人类活动、森林资源、野生动植物资源、森林防火、非法盗猎进行全过程、全方位、一体化实时动态监管。     

基于IEC61850的GIS智能监测信息建模及信息交互系统设计

根据气体绝缘组合电器(GIS)状态监测的实际功能需求,提出了符合IEC61850通信标准的GIS智能监测状态信息流建模方法,建立了GIS状态监测IED的模型,并给出了GIS智能监测系统架构和通信体系.分析了基于MMS的服务器/客户端通信模式,重点提出了基于MMS报文、日志和文件的信息共享和交互策略.开发了服务器和客户端通信程序,并给出了主要功能函数的流程图以及客户端和服务器的流程图.     

基于ComGIS的短路计算系统

在简要介绍组件式地理信息系统ComGIS(Components Geographic Information Systems)平台特征的基础上,提出用组件技术构建短路计算GIS应用平台的技术,并构筑出基于ComGIS短路计算应用系统结构模型。采用Maplnfo的ComGIS-Map X和Visual,Basic为开发工具,编制了短路计算程序．实现了GIS的基本功能及短路计算信息档案管理、短路故障数据动态监测、设备选择、保护装置配置专题分析等功能。经软件实际开发应用,该结构模型具有架构灵活、使用方便等诸多优点。