南水北调中线总干渠藻类的生态调度

南水北调中线总干渠无在线调蓄水库,对藻类生态调度过程中出现的问题开展生态调度实现策略和实施方式研究。主要实现策略包括:划定自身的调蓄区,隔离生态调度对下游的影响;采用高效的渠池运行方式,减少生态调度时蓄量的反复调整;综合考虑安全、快速、平稳等需求,设定生态调度实施进程和方式。具体实施方式包括:将总干渠划分为流速调控区、调蓄区和正常运行区,分别实施等体积、控制蓄量和闸前常水位方式运行;将生态调度过程划分为充水阶段和泄水阶段,基于流速调控目标值、持续时长和水位降幅约束条件,确定各阶段时长和各分区的闸门群调控方案等。基于2018年3月输水工况,采用明渠一维非恒定流模型,仿真总干渠上游15个渠池的藻类生态调度过程。结果表明,生态调度可在3.5 d内完成,各渠池的平均流速由0.48 m/s增至0.93 m/s,持续时间超过2 h。在整个生态调度过程中,水位变化平稳,水位变幅符合安全阈值要求,下游渠道的正常运行未受生态调度明显影响。     

深度学习在藻类分类识别中的应用

为了解决藻类分类识别中人工选取特征困难的问题,提出了一种基于深度学习的藻类分类识别方法。首先,对训练和测试样本集数据进行处理,得到所需数据的格式;其次,研究各种深度学习模型,理解卷积层、全连接层等的作用,基于Caffe设计深度学习网络模型;最后,根据设计的深度学习网络模型,比较各个模型的性能,得到最好的模型。实验结果表明,使用该方法做藻类分类,优于张松等基于视觉词包模型训练SVM分类器的方法,得到比较理想的效果。     

数值模拟方法在藻类生长影响因子分析中的应用

藻类在生长过程中,主要受光照、温度、营养盐及水动力条件等环境因子的影响。以往很多对藻类生长过程中的影响因子分析,主要通过试验方法获取。利用美国环保局开发的AQUATOX模型,以团城湖调节池为研究对象,选择南水北调北京段的2种优势藻种——针杆藻和小环藻,应用数值模拟方法,分析了温度、风速、水动力条件和营养盐等因子对藻类生长的影响。研究成果可为团城湖调节池水质保护对策的制定提供依据。     

超声波除藻仪应用效果分析

通过对超声波除藻技术进行了系统的试验与分析,结果表明,对饮用水较大的面积,布设超声波除藻仪数量过少,则除藻效果不明显;对水体流动性不大、水深较浅、外来水体影响较小,则超声波除藻效果最为明显;以景观河道控制外来水排入,则除藻效果十分明显;对各种水体布设超声波除藻仪要水面全覆盖,则可基本杜绝藻类爆发。     

多源卫星遥感数据监测巢湖蓝藻水华爆发研究

湖泊蓝藻水华的精准动态监测,可为水利及环保部门评价污染水体的防治效果、优化和调整防治政策提供依据。论文以巢湖为研究对象,利用Landsat TM/OLI、HJ-1B CCD/IRS和NPP-VⅡRS三种不同空间分辨率的影像数据,通过归一化水体指数（Normalized Difference Water Index,NDWI）实现巢湖水域范围提取,利用归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）和浮游藻类指数（Floating Algae Index,FAI）提取2010~2014年共22景巢湖蓝藻的爆发区域。进一步的,对NDVI和FAI两种方法计算的蓝藻爆发区域进行对比分析,评价Landsat、HJ-1B以及VⅡRS三种影像数据对巢湖蓝藻水华空间和时间的监测效果及适用性,进而结合气象因素分析不同气象因子对蓝藻水华爆发的影响。研究结果表明:（1）相比NDVI指数,FAI指数（Landsat和HJ-1B数据为主,VⅡRS数据辅助）能降低薄云对蓝藻水华提取效果的影响,可提高蓝藻水华爆发区域、程度的识别能力;（2）气象因子中气温和日照时长加重了蓝藻水华爆发的严重程度,降水则对蓝藻水华的爆发起到一定的抑制作用。综上所述,论文引入VⅡRS卫星影像研究巢湖蓝藻水华爆发,利用FAI指数降低薄云对蓝藻水华爆发面积提取精度的影响,取得的研究结果可为基于多源卫星遥感数据的巢湖蓝藻水华动态监测系统开发提供重要的方法支持,有利于推进卫星遥感技术在安徽省河长制和湖长制中发挥重要作用。     

渭河流域水生态系统群落结构特征及其健康评价

以渭河流域为对象,基于77个点位的水生态采样和调查结果,分析了该流域干支流着生藻类、大型底栖动物和鱼类3种生物类群群落结构特征,采用生物完整性指数评价了渭河流域鱼类、大型底栖动物和着生藻类的完整性,并对3种生物类群进行评价分析与比较。结果表明:基于3种生物类群的水生态系统健康评价结果存在一定差异,主要是由于3种生物类群对环境变化的响应各有不同,其中大型底栖动物的评价结果最好,其次为着生藻类,鱼类健康评价结果最差。综合来看,渭河流域水生态系统健康状况较差,受人类活动影响明显,大体表现为从上游到下游健康状况越来越差的趋势。对于渭河流域,影响鱼类、大型底栖动物和着生藻类的环境因子各有不同。通过系统全面地调查分析渭河流域不同生物类群的群落结构,可为流域水生态系统恢复提供科学依据。     

高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水

对高效藻类塘系统处理太湖地区农村生活污水进行了试验研究，实验系统由沉淀水箱、高效藻类塘和水生生物塘等组成．结果表明：高效藻类塘出水COD浓度受藻类生长影响较大，但出水溶解性COD比较稳定，平均去除率在70％以上。氨氮的去除效果好，平均去除率为93％，氨氮主要通过硝化、挥发和生物同化吸收三种途径去除．塘内磷主要通过沉淀去除，总磷平均去除率在50％左右．水生生物塘不仅能有效去除高效藻类塘出水中的藻类和悬浮物，而且能进一步降低水中有机物、氮、磷等污染物浓度．冬季水力停留时问的延长对保障系统的整体运行效果是有效的．高效藻类塘系统用来处理太湖地区农村生活污水具有一定的应用前景．