万家寨水库及上游水质变化规律研究

在对黄河万家寨水库及其上游黄河干流重要站点1972～2005年实测水质资料调查、分析基础上,对万家寨水库及其上游水质历史变化规律进行统计、分析,并采用数值模拟方法,对不同水平年青铜峡一万家寨河段水质变化趋势进行了预测研究,结果表明：在石嘴山、三湖河口、包头分别出现污染峰值,主要污染物为COD和氨氮,COD浓度主要受上游来水影响,氨氮浓度主要受入黄排污量影响,万家寨水库对污染物有较强的稀释降解作用。     

基于投影寻踪和模糊物元组合模型的地下水水质评价

针对水质评价指标的不相容性和指标多样性等特点,将投影寻踪与模糊物元相结合,构建了用于地下水水质评价的组合模型.该模型运用投影寻踪(projection pursuit,PP)方法,构建了投影指标函数,引入萤火虫算法(firefly algorithm,FA)进行优化,寻求地下水水质评价指标体系的最佳投影方向,利用最佳投影方向值确定各评价指标权重,再通过计算复合模糊物元与标准模糊物元之间的欧氏贴近度,实现了地下水水质综合评价.随机选取北京市2012年枯水期水样9例,运用该组合模型进行水质评价,与投影寻踪模型(RAGA-PP)和综合评分法(F值法)的结果进行比较,应用结果证明了该模型的可行性和有效性.     

基于萤火虫算法的投影寻踪地下水水质评价方法

针对水质评价中指标多样性的特点,提出了基于萤火虫算法的投影寻踪(PP)地下水水质评价方法,用于解决水质评价中的模糊性和指标的不相容性等问题.该方法根据地下水环境等级划分标准,构建了能够反映地下水水质状况的投影指标函数,引入萤火虫算法(FA)优化投影指标函数,寻求投影指标函数的最佳投影方向,求得最佳投影方向值,实现了地下水水质评价.以北京市朝阳区地下水为研究对象,运用该方法进行水质综合评价,并与综合评分法(F值法)、单因子评价法和基于实码加速遗传算法的投影寻踪模型(RAGA-PP)得到的结果进行对比.实例应用表明,该方法合理可行,可用于地下水水质评价.     

基于源分离的农村分散式生活污水处理技术

与城市集中式生活污水处理相比,农村分散式生活污水处理可以采用源分离技术与污水资源回收处理技术相结合的模式,从而有效回收污水中的营养盐、减少排放到环境中的污染物、提高水的循环利用效率。本文提出了三种源分离生活污水,包括尿液,灰水(洗浴、洗衣水等)和粪便。尿液不到家庭废水总量的1%,却含有50%～80%的氮、磷和钾等营养盐以及大部分药物和激素。粪便含有较高的有机物、固体和病原菌,并携带剩余的药物/激素残留物。灰水量最大,但是在三类污水中其营养盐、病原菌的含量最低,但含有洗涤剂和个人护理产品等污染物。提出了两种模式的生活污水源分离及污水处理技术。尿液的最佳处理技术是用鸟粪石沉淀法回收磷,用氨汽提法回收氨氮。黑水的最佳处理方法是厌氧消化;灰水的最佳处理方法是人工湿地和BAF、MBR等好氧生物处理技术。     

灰水处理及回用技术研究综述

由于灰水污染物浓度较低,水量占比大,约占家庭生活污水总量的75%左右,容易实现灰水处理与再生利用,因此研究灰水回用技术具有重要的现实意义。综述了不同地区的灰水水量和水质特点,总结分析了过滤、人工湿地、膜生物反应器等不同处理技术对灰水的处理效果。结果表明,灰水的产生量受生活方式、气候条件等因素影响。灰水中的污染物主要与使用的洗涤剂类型有关,并受到其他家庭活动的影响。人工湿地和过滤技术能有效去除灰水中的污染物,是较适宜的灰水处理技术。当前国内外更多的关注了单项处理技术对灰水中污染物的去除效果,未来应该结合灰水的水量水质特点研发针对不同回用目标的灰水处理组合工艺,研究灰水中微污染物去除技术,确保公众健康。     

不同流速对鲫鱼推进效率影响的数值研究

鱼类趋流性的试验和鱼类游动的数值模拟是当前研究的两个热点,大多数鱼类不仅有趋流特性而且还能高效节能的向前推进,开展鱼类趋流性与推进效率关系的研究既能完善鱼类推进机理理论,也能在鱼道设计时提高其过鱼效率。本文以鲫鱼在不同恒定流速中的实测游泳数据为依据,利用计算流体力学软件flow-3d对鱼类波状摆动进行数值模拟,建立鲫鱼游动的数值计算模型,研究在不同流速下鲫鱼完成一个运动周期后所对应的推进效率。结果表明,随着流速的增大鱼的推进效率呈现出先增大后减小的变化趋势,当流速条件为0.5 m/s时对应的鱼类推进效率值最大,也是推进效率随流速变化的转折点。该研究获得了鲫鱼在顶流运动状态下鱼类推进效率与流速条件之间的相关关系。     

地埋式自升起喷灌装置设计原理分析

地埋式自升起喷灌装置能够解决固定管道式喷灌妨碍耕作、影响收获和拆装费工等问题。基于湿润土壤抗剪强度降低的原理,系统分析了装置破土过程中所需克服的最大阻力和有效推动力,推导形成了多类型土壤条件下的最小进水压强公式,研究了管径大小对破土的影响。研究结果表明,输水压强需达到0.7 MPa才能保证无出流的灌溉设备在所有类型土壤中实现破土,远大于喷灌的实际工作压力;灌溉设备顶部有出流的情况下,输水压强仅需达到0.15 MPa就可以顺利破土而出;当管径在0.01~0.09 m范围变化时,破土所需的最小进水压强随着伸缩管管径的增大而减小,当管径超过0.09 m,破土所需的压强基本不变。由此可知,本文针对地埋式自升起喷灌装置提出的设计原理分析方法,可为水力驱动自升降灌溉设备的结构优化与设计提供依据。     

基于MODIS/EVI的额尔古纳河流域植被变化分析

选取额尔古纳河流域2000—2009年的5—9月间的共80个时相的MODIS-EVI数据,以每年EVI最大值和平均值为指标对额尔古纳河流域研究区的植被变化趋势进行分析。分析结果表明:整个区域的植被指数总体呈下降的趋势,其中显著下降的面积约15 197km2(10.05%);显著增加的面积约为2 733km2(1.81%)。根据区域土地利用分类数据以及DEM数据的分析发现,植被呈显著减小趋势的区域主要分布在海拔较低的湿地和海拔较高的林地,林地EVI指数呈显著下降意味着其发生了大面积的退化,结合1979—2008年4—9月的径流分析发现,由于近年来流域径流量的明显减小所以湿地EVI指数呈显著下降也意味着它也发生了大面积的退化。额尔古纳河流域气温逐年升高、降水量减少、蒸发量增加等气候条件的变化,是该区域植被指数下降的主要原因。     

洋河水库浮游植物群落组成分析与水质评价

通过2006年和2009年对洋河水库浮游植物群落结构进行的调查,明确了洋河水库浮游植物群落组成及分布特征,利用种类多样性指数对水体营养状态进行了评价。结果表明,2006年浮游植物检出7门,43属,48种;2009年检出7门,51属,62种。两年中洋河水库共发现浮游植物7门,60属,78种。水库年均细胞密度差距较大,2006年为4 347×104 cell/L;2009年为1 331×104 cell/L。优势种群组成上基本相似,都是绿藻、蓝藻和硅藻型,其中,微囊藻是主要的优势种群。2006年微囊藻占优势时间贯穿全年,且数量多;2009年仅在7月-10月形成优势种,且数量较少。应用Margalef多样性指数法和Menkinick多样性指数法对洋河水库水质进行评价,结果显示,2006年水质为富营养型,2009年为中-富营养型。     

基于栅格DEM 的沙兰河流域河网提取及局地暴雨洪水模拟

本文基于美国Global Land Cover Facility（GLCF）的全球90m精度的DEM数据源，采用作者开发的DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件，提取了黑龙江省沙兰镇以上沙兰河流域河网相关信息。同时结合沙兰河暴雨洪水的相关报道，采用内含简化水文过程的二维水动力学模型，直接用假设的降水过程作为输入，估算了沙兰河流域局地暴雨的洪水过程与低洼地的洪水淹没过程。结果表明，从公开的高分辨率全球DEM数据自动提取指定流域信息，并利用降雨数据作为模型输入，采用上述模型，可以为山洪灾害防治分析提供有力的技术工具和手段。