水库型生活用水水源地供水工程信息化建设方案研究

为强化水源地监测预警与数据共享,切实提升水源地安全保障水平,提出通过水利信息化的手段,结合江苏某城市水源地供水工程信息化建设实际,建设涵盖水位、流量、压力、水质、视频、泵站自动化于一体的感知采集体系,利用新型的船载水质、视觉蓝藻监测和视觉水位自动识别等技术,实现从水源地、闸泵、蓄水池、供水管道的全自动化运行,构建以水源保护、联合调度、安全监测、工程管理、综合展示为核心的运行调度智慧管控系统,实现工程的安全运行和优化调度,达到水源地建设供水工程水量动态调节,水源水质监控,管理多级联动,运行安全可靠,实现信息共享等目标要求,为保障生活用水水源地安全提供决策支持.     

淡水中叶绿素a的实时检测设计

本文研制了一种基于水中叶绿素a在激光照射下可以发出荧光的特性来测定水中叶绿素a含量的方法,采用脉冲式高亮发光二极管作为光源,发出的光经过470nm的滤光片照射到被测水体,水体中的叶绿素a受到激发后,发出比激发光波长更长的荧光,荧光强度与叶绿素的浓度在一定范围内存在线性关系,发出的荧光被光电池接收并产生电信号,根据电信号的强弱来计算被测水体的叶绿素a含量变化。该方法具有免试剂、可移动、实时检测的特点,非常适用于我国大面积长距离水源地水质的安全预警监测和应急监测。     

湖库水质监测与分析智能仪表设计与开发

关于湖库水质优质监测问题.针对目前水质监测落后和水体富营养化评价困难的现状,研发了GPRS的水质监测与分析智能仪表.仪表采用WinCE操作系统,用GPS地理定位、GPRS通用遥感数据通信于一体,实现了对现场水质信息的实时采集、历史查询与远程传输等功能.同时,根据水体富营养化形成机理特征,采用灰色关联分析方法综合多项水体富营养化相关因素,对水体富营养化程度进行评价和分级,进而为水环境保护提供了一种新的应用平台.     

基于物联网的水质污染监控系统的设计与实现

水质污染监控系统采用物联网架构,利用GIS、网络通信、多媒体、传感器及计算机仿真等技术,构建一套完善的水质污染监测与管理体系。介绍系统总体架构,阐述系统网络通信和关键模块的设计实现,系统通过水质远程查询分析、应急预案数字化和报警综合管理,实现水质污染的实时监控和水源地监测数据的综合应用,有效地为水源地水质安全保障提供支持。     

水质监测与评价中的遥感应用

不同含量和类别的水质参数的水体光谱特征不同,这使得遥感影像能用于水体水质的监测。本文简要介绍了遥感监测水质的原理,监测的几类水质参数,常用的方法和几种典型水质参数的光谱特征及其遥感研究方法和目前研究的进展情况,最后讨论了这一领域目前仍然存在的一些问题。     

基于ABC-BP模型的丹江水源地水质监测系统设计

为促进秦岭地区生态环境保护,确保"一江清水送京津",设计了基于ABC-BP模型的丹江水源地水质监测系统;该系统通过ZigBee和4G无线网络对pH值、DO、导电率、水温等水质数据进行采集和传输,并基于BP神经网络建立了水质参数预测模型,为减小预测误差,采用人工蜂群算法(ABC算法,artificial bee colony algorithm)对BP神经网络预测模型的权值和阈值进行优化,建立了ABC-BP水质参数预测模型;试验结果表明,该算法与BP神经网络算法相比误差减少了45.8％,系统实现了pH值、DO、导电率、水温等水质参数的实时显示和预测功能,能更好地对水源地水质进行智能监测.     

基于波段定制高像素无人机多光谱相机的陆浑水库水质参数反演研究

无人机载多光谱遥感在小型水体水环境监测中具有成本低、时间灵活等优势,但是常见的多光谱相机具有像素数量低、缺少内陆水体特征波段等问题,限制了无人机多光谱遥感在水环境监测中优势的发挥。针对这些问题,研究定制了面向内陆水体水质监测的高像素航天数维KP-8多光谱相机,相机包括面向内陆水体叶绿素a反演的670和700 nm波段;利用无人机飞行实验获取了浑浊富营养化的陆浑水库的多光谱影像,并利用同步水面实验获取的水质参数构建了典型水质参数透明度、浊度、悬浮物和叶绿素a浓度反演模型;将反演模型应用于多光谱影像,反演并分析了陆浑水库典型水质参数空间分布规律。结果表明：这种波段定制的高像素无人机多光谱相机在内陆水体水环境业务化监测方面具有重要潜力。     

浮标水质远程监测系统的研发与设计

针对目前河湖水质监测方法落后和水体富营养化评价方法有限的现状,研发了一套以基于ARM单片机为主控制器,融入GPS技术和GPRS技术的浮标水质远程监测系统。实现了同时对水质信息、气象信息和地理位置的实时性采集,并有云台网络摄像头进行实时视频监控,在采集后将信息短信推送到用户手机或向上位监控系统远程传输。上位监控系统对数据进行复杂分析处理和综合智能管理,以实现实时数据显示等功能。同时,采用优化的层次分析法获取相关指标权重,对水体富营养化程度进行评价,评价效果良好。浮标水质远程监测系统为水质监测提供了一个方便、有效地平台。     

基于机器视觉的生物式水质监测仪的开发

水质监测在水体的安全保护和应急监控中是非常重要的环节.鱼类等生物的生态情况能直观、综合地反映水质指标,通过观察小体鱼类的生态能监测当地水域的水质安全情况.提出采用计算机图像处理技术、网络通信技术和小体鱼类等生物的生态信息观察技术对水质安全进行在线实时监测.     

基于ASTER数据的混合像元分解技术在水质监测与评价中的应用

以ASTER数据为数据源对湖北省钟祥市胡集虎山尾矿库水质状况进行了监测与评价。文中运用FLAASH模型对ASTER数据进行了大气辐射纠正,并对数据进行了几何纠正。因ASTER数据空间分辨不能很好地满足水质监测的精度要求,故而文中使用波谱沙漏分析对ASTER数据进行混合像元分解,提取到研究区的水体信息,同时在获得基于ASTER数据的纯净像元指数基础上,利用反距离权重算法对野外采样点处混合像元的光谱反射率值进行计算。通过对比试验结果,利用数学统计方法建立了实测污染物数据与水体反射率比值间显著相关的反演模型,并对模型进行显著性检验,最后利用建立的模型对水体反射率进行运算处理,得到研究区水体相应污染物浓度分布,完成了对研究区水体的水质状况的监测与评价。     

输水工程取水头部水流特性三维数值模拟研究

首先阐述三维紊流的计算方法,针对输水工程进水口水流特性,采用标准k-ε模型对三维水流运动进行计算,选取VOF法对自由表面进行处理,利用有限体积法对计算区域进行离散化,并采用无滑移的固壁边界条件,模拟进水口水流的复杂流动状态,并将数值模拟的结果与试验资料进行详细比对,验证数学模型的可靠性,在进水口工程设计研究中有较大参考价值。     

大峡水电站全厂水位测量装置

上下游水位及拦污栅压差是水电站的重要数据,因设备老化、抗干扰能力差、维护困难等各种原因,我们对全厂水位及拦污栅压差测量装置进行改造。改造方案采用静压式传感器来实现监测水的深度,将水位移动量转换成4～20mA的电信号输出。改造后的装置在实际使用中工作稳定,在监视报警、综合计算等各方面满足电站对这些信号的要求,取得了很好的效果。     

Coupled optimization-simulation water quality model for regional water quality management

The objective pursued in water quality management is to secure water qualities such that marginal cost of the cleaning water equals the accuring marginal benefits. It is the purpose of this paper to show how the methods of system analysis may be used to plan more economical new pollution control facilities or how to upgrade existing systems. The particular problem investigated is the following: Given a region with a number of industries and/or municipalities, where should one build treatment plants and will be necessary levels that total regional cost of waste water treatment is minimum. To approach these problems, a stream water quality simulation is linked with a treatment cost minimization model in order to capitalize on the unique adventage of each in managing river basin water quality.     

Hybrid water treatment cost prediction model for raw water intake optimization

In order to reduce the total cost of a dual source drinking water treatment plant operation, a comprehensive hybrid prediction model was built to estimate the necessary chemicals dosage and pumping energy costs for alternative source selection scenarios. Correlations between the water quality parameters and the required treatment chemicals were estimated using historical data and the expected pH variations associated with each chemical addition, which was based on the Caldwell–Lawrence diagram. The pumping energy costs were also estimated using a data-driven approach that was based on historical plant data. The research has practical implications for water treatment operators seeking to minimize plant operational costs through selecting raw water intake volumes for their treatment plant based on multiple source options and offtake tower gate levels. Future research seeks to better link current and future water treatment dosage cost predictions directly to water quality measurements taken from vertical profiling systems.     

面向水域保护的水域信息管理平台建设研究

为加强水域保护,实现水域管理的信息化和规范化,提高水域保护的效率与科学水平,设计并开发基于WebGIS的水域信息管理平台。以镇江市为研究区域,从水域管理和规划的双重需求出发,整合数据资源构建水域本底数据库、完善水域档案资料,在此基础上,采用框架结构设计和面向对象相结合的技术,设计并实现水域一张图管理、水域动态监测、洪涝分析、侵占补偿、查询统计、变化分析、档案管理和权限设置等功能模块。水域信息管理平台的应用一方面可以辅助政府工作,有效提升河湖水域管理与保护工作水平,另一方面可为水域保护与规划、城市排水系统建设及城市用地规划等相关工作提供数据服务、技术支撑和科学化测评手段,同时可为其他城市水域保护信息化平台建设提供参考。     

SD-GIS-based temporal-spatial simulation of water quality in sudden water pollution accidents

System dynamics (SD) is well suited for studying dynamic nonlinear complex systems. In this paper, SD is applied to a rapid-onset water pollution accident using a 1-D water quality model and a conceptual GIS-SD framework is constructed to simulate the temporal-spatial changes of pollutant concentration. Based on the component GIS and the SD model, a prototype system of water quality simulation in water pollution accidents is developed. The data collected on the spot in the Songhua River water pollution accident in November 2005 were used for model parameter calibration and model validation. The results showed that: (1) the constructed model could simulate the changes of nitrobenzene concentration with time in the Songhua River water pollution accident, especially during the peak concentration and at the arrival time of peak concentration, and that the simulated values and the on-the-spot monitored values corresponded with each other well; (2) the scenario simulation could be made by adjusting parameters u (longitudinal current velocity), E (longitudinal diffusion coefficient), and k (decay rate coefficient). Such a model can provide decision makers with quantitative information to optimize related emergency response measures.     

Continuous-time and discrete-time design of water flow and water level regulators

A thorough analysis of the water flow and water level control problems arising in several industrial systems is provided using classical and sampled data linear control theory. The analysis is based on simplified linear models of the processes under control. Resulting design rules enable engineers to choose the correct controller both in the continuous-time and in the discrete-time case. A practical application example is included.     

Procedural modeling of water caustics and foamy water for cartoon animation

We propose a method for procedural modeling and animation of cartoon water effects such as water caustics,foamy wake,and longshore currents.In our method we emulate the visual abstraction of these cartoon effects by the use of Voronoi diagrams and the motion abstraction by designing relevant controlling mechanisms corresponding to each effect.Our system enables the creation of cartoon effects withminimal intervention from the animator.Through high-level initial specification,the effects are animated procedurally in the style of hand-drawn cartoons.     

以用水工艺过程为主题高效用水管理

根据工业用水的特点,以平台为基础,结合软件信息技术,以用水工艺过程为主题,搭建用水管理系统。对每一项用水工艺环节进行信息处理和数据分析,发掘节水潜力。对各用水工艺过程科学管理,制订合理适用的用水定额和用水指标。制订用水工艺过程的主题,对每一项用水环节深入分析,部分带动整体,从而实现企业工业的高效的用水管理。     

钢铁工业用水过程可视化及节水评价

钢铁工业是现代社会扩大再生产的基础,在工业领域中是用水大户,在当下水资源供需矛盾突出的情况下对区域水资源短缺及行业用水竞争产生不小挑战。解决问题的思路是深入剖析钢铁工业的用水过程,以精细化的节水评价挖掘各环节节水潜力。通过组件和知识图将钢铁工业用水情况过程化表达,涉及来水、用水、排水等过程,最终在综合集成平台上展现。具体以焦化工艺用水过程为例,介绍知识图的绘制和节水评价的实现。结果表明,可视化有利于钢铁工业用水过程化管理,在此基础上的节水评价是真实可信的,可为决策服务,从而达到强监管的目的。