基于水质特征因子和Monte Carlo理论的

基于水质特征因子法,引入蒙特卡罗理论,建立了分流制排水系统雨污混接诊断的定量分析方法.以上海市某混接分流制排水系统为研究对象,采用安赛蜜和总氮、氟化物、硬度分别作为表征生活污水、半导体工业废水和地下水混接的水质特征因子,对雨水管网混接来源进行了解析.与观测值对比验证表明,由于蒙特卡罗方法考虑了混接来源中多个混接点空间质量浓度差异性以及测量误差等不确定性因素,与目前采用的确定性解析方法相比,可以显著提高解析结果的可靠性,在实现解析结果闭合的同时,解析误差能够控制在10%以内.据此,提出了建立水质特征因子数据库的指导原则.     

污水管网中雨水混接来源的高效诊断方法

污水管网中雨水混接不仅会导致雨天污水厂运行受到影响,而且产生管网污水冒溢.针对在大范围污水管网中同步安装管道流量计识别雨水混接点位难以操作的问题,提出了基于管网节点水质特征因子监测的低成本雨水混接来源诊断技术方法.具体以总氮和电导率分别作为指示生活污水和雨水的特征指标,并结合污染源地理信息系统、管网节点化学质量平衡和入流水质特征因子浓度数据库,有效解析污水管网中各管段的旱天入流水量和雨天雨水混接量.对安徽省巢湖市城区污水管网雨水混接来源的解析证明了该方法的可靠性,提出了雨水入流来源解析的基本原则.     

基于特征因子的排水管网地下水入渗分析方法

采用基于水质特征因子的雨污水管网化学质量平衡方程,建立了污水管网和混接污水管网的地下水入渗量定量分析方法,并据此建立了管道破损程度的评价方法.针对上海市中心城区的3个排水系统,采用总氮和硬度分别作为表征生活污水和地下水的水质特征指标,并采用不确定性分析理论,对该区域雨污水管网系统的地下水入渗量进行了解析.计算结果表明,管道破损不严重,地下水入渗量符合设计要求,管网破损程度评估结果符合预期管道状态;表明提出的基于水质特征因子的地下水入渗量的分析计算方法可行,可用于管网破损和维护判断.与德国和美国标准相比,我国排水管道地下水入渗基准值较高,表明我国管道施工和养护技术有待进一步提高.     

城市排水系统智慧决策技术研究综述

智慧决策是智慧水务的核心关键技术。围绕城市排水系统的提标增效,从管网诊断评估、城市内涝防治和雨天溢流污染控制3个方面,对城市排水系统智慧决策的实现模式进行了评述。在管网诊断评估方面,综述了基于水量、水质特征因子分区监测的水量来源溯源定位方法;在城市内涝防治方面,综述了基于数值化模型的内涝风险精细化模拟评估和机器学习模型的降雨实时预报、局部积水深度快速预报实现模式;在溢流污染控制方面,综述了基于多目标优化算法、数值模型和机器学习相结合的排水系统优化调度实现模式。模型系统的可靠性是智慧排水决策的关键,应重视管网水量来源定量解析和排水系统内涝风险预警、优化运行调度的融合。     

大丰近岸海域水质污染特征及来源

依据大丰海域20个采样站位12种水质要素含量(盐度、化学需氧量、溶解氧、活性磷酸盐、无机氮、石油类、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg和As),采用单因子指数法评价水质污染水平,应用聚类分析法识别水质污染分区,通过主成分分析法解析水质污染来源.结果表明:大丰海域水质环境总体良好,无机氮和磷酸盐是主要超标因子;空间聚类分析显示,大丰海域水质污染分布整体表现为南低北高、由岸向海逐渐升高的特征;主成分分析结果显示,研究区水质污染来源包括陆源污染的输入(营养盐、Cd、As)、海水养殖污染(营养盐、Cu)、港口污染(石油类、Zn、Pb、Hg).     

黄河流域中小河流水质评价的比较研究

我国中小河流众多,流域面积覆盖了全国85%的城镇及广大农村地区,是区域生产生活用水的主要来源和污染负荷排放的接纳者.开展中小河流水质综合评价对于客观、准确地评价水环境质量状况,制订水污染防治整体规划具有重要意义.以黄河流域河南省2条典型中小河流为研究对象,在识别河流水污染状况的基础上,采用单因子评价法、综合污染指数法、水质标识指数法和模糊综合评价4种方法对水质现状进行了综合评价,探讨了不同方法在中小河流水质评价中的适用性.结果表明：2条中小河流主要污染指标为NH₃-N、挥发酚及TP;水质标识指数法的评价结果与可靠性分析中的水质评价结果一致性最高,该方法得到的水质类别结果更加可靠.     

下期文章摘要预报

基于神经网络的岩土工程结构随机有限元分析邓　建 ,朱合华　　针对有限元蒙特卡罗法计算量大的弊端和岩土工程结构功能函数不能用显式表达的可靠性分析问题 ,提出并论证了基于神经网络的随机有限元 (有限元蒙特卡罗 )分析法 .神经网络具有高度非线性的映射能力 ,可用来逼近结构响应量与随机变量的映射关系 .通过典型岩土工程结构的应用实例分析 ,初步显示了基于神经网络的有限元蒙特卡罗法的应用效果和前景 .波浪对弹性结构三维绕流分析的半解析方法曹志远 ,翟　桐　　采用二维解析和一维离散的方法处理无限流体介质 ,建立一种分析结构与外…     

采用增广乘子法和模拟退火法的结构可靠性分析

为避免一次二阶矩法的雅可比矩阵计算和罚函数法的罚因子选取,提出了一种采用增广乘子法和模拟退火法的结构可靠性分析方法。利用优化理论,以可靠指标最小为目标函数,以极限状态方程为等式约束条件,建立结构可靠性分析数学模型。采用增广乘子法将上述有约束优化模型变换为无约束优化模型,并用模拟退火法求解,从而避免了雅可比矩阵的计算以及初始罚因子的选取。采用一次二阶矩法、本文方法、蒙特卡罗模拟法分别对数值算例及悬臂梁工程算例进行了可靠性分析,结果表明:较一次二阶矩法,本文方法更接近于蒙特卡罗模拟法的结果,更精确;较蒙特卡罗模拟法,本文方法迭代次数较少,效率较高。     

我国西南某区域地下水污染评价及其污染源解析

分析了广西某乡镇潜水层地下水的27种基本水质因子和石油类物质,结合地下水Ⅲ类标准和当地地下水背景值,利用污染指数法评价当地地下水的污染状况,筛选出特征污染因子,同时,将相关性分析/聚类分析与地统计学相结合,对特征污染因子的空间分布及来源进行了详细分析.研究结果表明:除大肠杆菌外,该区域地下水的所有水质因子平均值均低于Ⅲ类标准,硫酸盐和氟化物的均值分别为背景值的85.87%和83.33%,但是最大值分别为背景值的1.30倍和1.85倍,而大肠杆菌均值分别为Ⅲ类标准和背景值的1.77倍和4.42倍,因此,将硫酸盐、氟化物和总大肠菌群作为该区域的重点防控水质因子;区域内硫酸盐和氟化物的含量呈现显著性相关且聚为一类,大肠杆菌与其他水质因子相关性极弱且单独聚为一类;水质因子分布空间各异,硫酸盐与氟化物的高值区主要集中于该区域的东南部,污染源为自然因素与工业园污水排放相叠加,总大肠菌群的高值区主要集中于西部,污染源为乡村农业及养殖污染.通过区域地下水污染状况的解析,为地下水污染防治提供理论指导.     

基于特征因子的食品工业废水排放追踪方法

针对雨水管网中工业废水接入导致的混接污染排放,以及污水管网中工业废水突发的非正常排放冲击问题,选择我国典型农副食品加工及食品制造企业,通过对企业排放废水中候选水质特征因子的稳定性及显著性分析,得出钾、钠、氯化物等无机盐对食品行业废水具有较普遍的表征性,且与电导率具有良好的相关性,为废水排放实时监控提供了可行性.在此基础上,给出了识别食品行业废水排放的无机盐质量浓度和电导率参照值,提出了基于节点水质监测的雨污水管网中工业废水排放追踪定位方法.     

基于BP神经网络的汾河水质评价

以汾河流域21个控制断面的水质监测数据为研究对象,建立了基于BP神经网络模型的汾河水质评价方法,对汾河流域水质进行了评价,并与传统的单因子指数评价法、综合指数评价法进行了对比.结果表明,80.9%的断面三种评价结果完全相同,11.1%的断面三种评价结果有差异,其中,BP评价结果较单因子法和综合污染指数法更为客观,更多地考虑了多种污染物的综合影响,更有利于水质评价和管理.经训练的评价模型应用于实例的评价结果表明,该模型设计合理、抗干扰能力强,对汾河水质评价具有较好的客观性、通用性和实用性.     

稀薄等离子体羽流稳态流动粒子模拟

以稳态等离子体推力器羽流为研究对象,基于单元粒子法一直接模拟蒙特卡罗法混合法,建立数值仿真模型,研究流场电势、电子数密度、离子电流密度分布,通过与实测数据及已有模拟结果的比较验证模型.电子动量方程简化中,考虑电子和离子与中性粒子的碰撞效应,采用交替方向隐式法求解等离子体电势,所得仿真结果优于忽略该效应的Boltzmann模型,尤其是在流场翼部.本研究对电推力器的污染评估具有参考价值.     

东北典型农产区流域地下水水质评价与污染源识别

在辨识传统灰色关联度法的权重计算局限性基础上,提出了一套基于超标赋权法和熵权法组合权重的地下水水质综合评价方法,将改进后的灰色关联度法应用到东北典型农产区——拉林河流域,对该流域地下水水质进行了评价,并利用正定因子分解法(PMF)识别了影响拉林河流域地下水水质的潜在来源.结果表明:1)与综合指数法、模糊数学法、传统灰色关联度法等传统评价方法相比,改进后的灰色关联度法评价结果更加接近真实水质状况;2)拉林河流域地下水水质超标严重,Ⅴ类占66.7%,仅有33.3%的水质监测点符合饮用标准,超标因子主要为铁、锰、氨氮、硝酸盐等;3)PMF识别结果表明农业源和自然源是影响拉林河流域地下水水质的主要来源,其中自然源贡献占比约61.5%,受水文地质及农药化肥施用影响的农业混合源占比约38.5%.     

基于多重水质评价的干旱区灌溉对区域地下水水质的影响

通过分析河套灌区义长灌域内32口地下水监测井水质数据,依据地下水质量标准(GB/T 14848—2017),采用内梅罗指数法、改进内梅罗指数法、模糊数学综合评判法和单因子评价法等多重水质评价方法,对灌溉前后区域地下水水质进行了评价,并对比和评估了不同地下水水质评价方法的有效性. 评价结果显示,采用模糊数学综合评判法评价时,灌溉前地下水各水质所占比例分别为V类（81.25%）、IV类（6.25%）、III类（9.38%）、II类（3.12%）,灌溉后为V（84.38%）、IV（6.25%）、III（9.38%）. 这一结果与单因子评价法的评价结果最为接近,契合度高达85.9%,具有显著的合理性. 在此基础上,通过灌溉前后水质变化因素分析,发现引起水质恶化的指标主要为氯化物、氨氮、硫酸盐和总溶解固体等. 评价结果可为灌区地下水环境保护和可持续开发利用提供一定的参考.      

四环素类抗生素生产废水处理现状与研究进展

分析了四环素类抗生素生产废水来源及水质特征,在此基础上介绍了近年来国内外四环素类抗生素生产废水处理过程中采用的物化法、生化法及其他组合处理方法.对比了各种方法的处理效果,探讨了目前处理方法存在的一些问题,同时也对四环素类抗生素生产废水组合处理法的应用前景进行了展望.     

基于拟蒙特卡罗法的电力系统抗震可靠性研究

针对电力系统抗震可靠性评估中蒙特卡罗方法误差收敛相对较慢的特点,将以低偏差序列抽样的拟蒙特卡罗方法应用于可靠性评估中,并结合了在求解传递闭包中能够减少计算量的三角形算法,建立了结合低偏差序列抽样与三角形算法的抗震可靠性计算模型.基于川北地区110 k V发电站与变电站的可靠性分析,分别进行了三种算法下的标准蒙特卡罗方法模拟和Sobol序列拟蒙特卡罗方法模拟.模拟结果表明:在电力系统抗震可靠性求解中,与伪随机数序列相比,Sobol序列的解算结果具有更高的收敛速度.当抽样次数为5 000次时,拟蒙特卡罗(QMC)方法的计算结果为0.6689,误差不超过0.1%,而蒙特卡罗(MC)方法的计算结果为0.6659,误差为0.389%;在相同抽样次数下,三角型算法相对于其他算法具有更高的运算效率,将三角形算法与拟蒙特卡罗方法结合既提高了精确度又提高了运算速度.     

晋江流域水体污染源解析研究

水体污染源解析对于遏制水质恶化具有重要意义.本文应用因子分析法研究了晋江流域水体污染的来源.结果表明,主要污染源为化工、居民生活、煤矿、铁锰矿和农业生产;随着枯水期向丰水期过渡,污染源大体从点源向非点源过渡.溪边水库、东山水库污染最严重,南安市、安溪县的监测点污染最小.根据污染源特征,水环境整治应分水期针对性的制定措施.     

模糊综合评价模型在水质整体质量 评价中的应用

构建了水质模糊综合评价模型,并以雅安市青衣江龟都府水质监测断面为例,对比分析了水质的单因子评价法和模糊综合评价方法的特点.结果表明:雅安市青衣江龟都府水质的单因子评价结果为Ⅲ类,模糊综合评价结果对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质标准相应的隶属度分别为0.771 6,0.178 1,0.050 3,反映尽管断面水质在单因子评价中为Ⅲ类,但大部分监测指标能达到Ⅰ、Ⅱ类标准,模糊综合评价比单因子评价法更能全面地反映水质状况.     

基于随机响应面法的结构可靠度研究

基于Karhunen-Loève正交级数对随机场进行离散,并利用Hermite混沌多项式将结构位移响应量表示成为随机场离散变量的函数,研究建立了结构抽样模拟分析的随机响应面法,进而建立了与结构失效准则相对应的极限状态函数,结合几何法提出了结构可靠度分析的随机响应面法计算格式.分析了二阶、三阶随机响应面的特性,并同可靠度分析的蒙特卡罗法进行了比较,结果表明本文方法具有更好的计算精度和计算效率.     

赤水河上游水质时空特征分析及其污染源解析

选取赤水河上游流域5个监测断面开展2010—2012年丰水期(7月份)、平水期(10月份)、枯水期(1月份)的水质时空分析,并借助单因子水质标识指数法和多元统计分析方法识别水质时空分布特征,并对其进行污染源解析,为赤水河上游流域管理提供一定的理论依据.结果表明:1)赤水河上游流域丰水期、枯水期、平水期水质结果差异并不明显.2)茅台站污染最严重,其NH_4~+-N和粪大肠菌群水质指标均超出水环境功能区要求,其余各监测断面水质指标均达标.3)选取丰水期进行污染源解析,其主要污染源为农田径流面源污染,其次是煤矿源和白酒工业源污染,主要污染物有高锰酸盐指数、粪大肠菌群、BOD_5和COD_(Cr).研究可为赤水河上游水环境治理制定针对性措施并提供决策依据.建议流域发展高效生态农业,提高污水处理率,并重视白酒生产厂排出的污水对水质的影响.