流域水环境模型及应用

 流域水环境模型是研究流域水环境问题的重要工具。梳理了流域尺度水环境污染模型及水质风险评价方面的模型,基于流域水环境的污染负荷、水质模拟对整个流域合理规划、管理管控的重要性,从水环境污染负荷模型、水质模拟模型及水环境质量评价3个层面,探讨了各类水环境模型的特征及适用性。结合农业非点源与城市非点源污染负荷模型、稳态与动态模拟水质模型、确定性与不确定性水质评价模型,剖析了流域水环境模型的研究应用进展。     

感潮河网水量水质模型及其数值模拟

本文研究了感潮河网水量水质数学模型——Hwqnow模型。该模型不仅反映了感潮河网的水流、水质复杂多变的特点,而且反映了感潮河网水体受各种因素影响下的水量、水质变化规律,尤其是反映了感潮河网水体分别处于好氧、缺氧、厌氧状态下的各水质组分间相互制约、相互影响的变化规律。模型的参数都是在分析机理的基础上通过实验室和现场实验得到的。在计算方法上采用有限体积法对水质基本方程数值求解,物理概念清晰,通用性强,计算稳定收敛。经实测资料审定和验证,取得良好的结果。该模型已用于为改善上海浦东新区河网水环境而进行的调水方案研究以及浦东新区水利一期工程对改善新区水环境的研究中。     

平原河网水流水质数值模拟研究展望

论述了河网地区主要水量、水质模拟方法的基本理论、发展过程及其在生产实践中的应用状况,并从理论与应用角度分析了现今广为应用的水流、扩散质数值模拟方法的优缺点,同时在此基础上提出了改进数值模拟方法的设想：根据陆域特征研究适用于河网地区的面源污染负荷模型;根据交叉口扩散质输运特征研究河网水质精细模拟方法．     

松花江佳木斯江段水环境容量分析

从水环境容量利用与管理的角度出发,在科学评价水环境质量现状的基础上,根据水环境功能区的水质目标,通过建立污染源一水环境质量的输入响应关系和模型模拟计算,得到了松花江佳木斯全江段符合不同水域区划要求的水环境容量,为管理提供了科学基础和技术平台,为制定水环境保护专业规划提供了依据.同时,也为协调佳木斯市经济发展和环境变化的关系,制定区域环境规划提供了科学依据.     

沁河晋城段河流水质评价

基于长期的水质监测数据,应用单项污染指数法和综合污染指数法,对沁河晋城段的枯水期、丰水期、平水期水质进行了评价,得出了各断面河流监测项目所属的地表水环境质量级别。结果显示,除润城断面的氨氮和总氮出现超标状况,满足不了地表水环境质量标准Ⅲ类水体功能要求外,其他监测断面的所有监测因子都能满足相应的水体功能要求。总体来看,须对沁河晋城段中的氨氮等污染物加以严格控制。该水质评价为晋城市地表水资源的科学管理提供了依据。     

感潮河道引江工程综合调度应用研究

以长江中下游地区感潮河道引江调水为实验基础，建立了适合感潮河网的非稳态水量水质耦合模型，分别采用Preissmann隐式差分格式和新的迎风全隐格式求解水动力方程及流扩散方程，改进了河道节点污染物质量浓度的平衡连接和边界污染物质量浓度的处理方法．根据实际水力、水质条件以及引江调水工况，重点模拟了市区包括感潮入河口及出河口水系水流水质变化规律，经过率定与验证，提出了一套参数稳定的感潮河道工程调度方案，并分析了各种引水方案下河段污染物质量浓度过程，最大限度地解决了环境容量在空间和时间上的重新分配．模型在实际工程综合调度中运行稳定，结果可靠，实现了地区水资源的有效利用．     

基于InVEST模型的杨溪河流域土地利用变化对水源涵养功能的影响

水资源短缺问题已经严重制约人类的生产生活,研究不同土地利用条件下的产水量和水源涵养功能,可科学指导区域水资源的利用和管理。利用生态系统服务和权衡的综合评估模型(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs, InVEST)模型分析了杨溪河流域1995年、2005年和2015年不同土地利用情况下的水源涵养量和水源涵养服务价值。结果表明：杨溪河流域在1995年的水源涵养量大于2005年和2015年,2005年和2015年的水源涵养量较为接近;杨溪河流域1995年、2005年和2015年的产水量均显示出上游和下游有较高的产水量;杨溪河流域在1995年、2005年和2015年的水源涵养服务价值分别为23.56亿元/a、21.44亿元/a和21.55亿元/a。人类活动将影响杨溪河流域水源涵养功能,在水资源开发利用方面,要协调好经济、环境和资源等各方的关系,为杨溪河流域等中国南方地区中小流域的开发利用和保护提供参考依据。     

从海河流域研究案例浅议珠江流域水环境管理(英文)

珠江流域和海河流域是我国大河流域中水资源量相对丰富和相对短缺的典型代表,这两大流域自然地理存在着明显差异,经济发展情况不尽相同,各自的水资源量存在较大差别,但水环境污染问题却有诸多相似之处。总结了海河流域前期研究:1)水环境复合污染特征及其变化规律研究基础,特别是各种持久性难降解有机污染物(POPs),重金属污染及新型污染物的分布规律及污染程度,提出流域尺度、强人为干扰条件下复合污染综合效应的量化评价方法。2)基于流域水环境特征,提出耦合水质、水量和水生态的流域水环境风险评价的概念,建立了适用于流域尺度的综合风险评价模型和子流域尺度的相对风险评价模型(RRM),在终点的选取中,同时考虑生态终点和人体健康终点,尝试通过RRM进行生态风险和健康风险的整合。3)基于流域水环境特征,提出了流域尺度的健康评价方法,建立水质-水量-水生态-社会服务综合指标体系。最后,分析了当前珠江流域水环境问题,提出应加强水环境风险研究,尤其是复合污染潜在生态风险。此外,还应加强区域合作,鼓励公众参与保护水环境。     

基于计算机控制的攀西特种水生生物—爬沙虫人工养殖的研究

攀西特种永生生物爬沙虫,由于生存环境特殊,对永质、温度、湿度、含氧量、光照和食物等的要求较为特殊。自然环境中由于污染,爬沙虫已经日益稀少,而其经济价值又较高。本论文正是针对上述问题,提出利用单片机技术、计算机控制技术、传感器技术和电子技术,人工模拟自然环境开发养殖爬沙虫。区域性的规模养殖开发具有提升地方经济,保护地方特种资源,监测当地自然环境恶化情况,利用当地的气候和水资源的自然条件进行养殖和开发,提高当地居民的收入。     

Integrated simulation of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin

Water resource shortages, water environmental deterioration, and water ecological degradation are becoming increasingly prominent in the Haihe River Basin under the effects of global climate change and intense human activity. Finding ways to solve these problems reasonably is an urgent task in basin water resources management. The water cycle describes the formation and transformation of every water drop, while it interacts with associated water ecology and water environment processes. Therefore, to fundamentally solve the above problems, the three processes must be combined and the evolutionary trends of the ecology and water environment driven by the water cycle must be determined. To comprehensively diagnose and solve the problems of water resources, ecology and water environment in the basin, an integrated simulation platform of the dualistic water cycle and its associated processes in the Haihe River Basin was established by fully analyzing the "natural-social" dualistic characteristics of the evolution of the basin water cycle in this study. Accordingly, it is a supporting tool to evaluate the future trends of water resources, ecology and the water environment by setting scenarios based on the predictions of a climate mode and water control conditions. The results show that with climate change, the water consumption, groundwater overexploitation, and the amount of water flowing to the sea could develop soundly and satisfy the requirements of national economic growth in the future planning year 2030 through the implementation of water consumption control management and the South-North Water Diversion Project. Meanwhile, associated water environmental deterioration can be alleviated, and a growing trend for production capacities of the natural ecosystem and agro-ecosystem is seen. The above results provide a foundation for implementing basin water resources regulation and the most strict water resources management.     

基于可拓工程方法的地表水环境质量评价研究——以渭河陕西段环境质量评价为例

在介绍可拓工程方法中物元理论的基础上,构建了地表水环境质量评价的综合物元模型,运用综合评判物元理论模型对渭河陕西段的水环境质量状况进行了评定.评价结果表明,渭河陕西不同地段水质状况不同,宝鸡至西安段水质较差,西安至渭南段水质存在恶化趋势.评定结果与现场调查资料相一致.该方法模型简单,评价结果可靠,为环境质量评价提供了一种新的思路.表4,参10.     

流域性环境问题变化与转型期流域政策取向

根据统计和调查资料分析,认为中国的环境问题越来越呈现出流域性特征,并且环境与发展的矛盾日益加剧.其原因一是社会经济的快速发展产生的资源环境压力逐步扩大,各种流域环境问题不断积累;二是由于流域内利益集团的日益多元化,不同利益诉求相互冲突.在政策回顾的基础上,本文分析了现行政策存在的问题,认为中国的流域环境政策既不能适应流域问题新变化的需求,又不能反映转型期的政策变化特征.因此,建议在流域综合管理框架下,把有针对性的政策组合作为今后解决流域环境问题的重要方向.     

银川平原水资源承载力的初步研究

从水资源的概念入手，以银川平原为研究对象，对银川平原水资源自然环境、土地资源、水环境等现状进行了分析，并在构建水资源承载力评价指标体系的基础上定量分析得出银川平原水资源承载力，并对其进行评价，最后系统分析了银川平原水资源量、主要利用状况、水环境质量、区域发展对水资源的需求及水资源承载性．     

城市河流生态系统建设模式研究及应用

在分析城市及城市河流生态系统现状的基础上,运用“水安全、水环境、水景观、水文化、水经济”五位一体的河流生态系统建设模式分析了城市河湖水体的生态功能和建设原理,并以连云港市城区水生态系统建设工程为例,研究了城市河流防洪排涝、供水、生态用水及水质安全的保障系统,制订了水环境保护方案,构建了城市河流湖库的水景观和水文化建设体系,提出了水经济开发方案,为城市的水生态系统建设提供了理论基础和技术支持．     

区域生态环境评价（REA）的方法与应用——以黑河流域为例

区域生态环境状况评价是区域资源合理开发利用、制定区域经济社会可持续发展规划和生态环境保护对策的重要依据。在区域生态环境分区的基础上,确定生态环境评价指标体系,采用以AHP方法为基础的综合模式法,对区域不同环境要素状况和区域综合环境状况进行评价;并基于区域环境评价特点,在景观尺度上,利用景观生态学方法对流域中下游地区生态环境格局进行评价,两种不同方法的评价结果相互验证,以求得区域环境评价的可靠性。根据评价结果,提出流域生态环境的重点保护与治理区以及合理的保护与综合整治对策。     

广州西村和石门水厂取水口迁址的论证分析

采用网河区非稳态水量,水质数学模型,对广州西衬和石门两水厂的拟搬迁方案进行了详细的论证分析。分析结果表明：拟迁址处的水质较现水源地的水质明显改善;在控制好未来污染源的条件下,拟迁址处的水质基本可满足水源的要求。     

河网水质模型及其数值模拟

本文研究了河网水质数学模型．该模型不仅反映了网状河道中非稳态的水流及水质变化特点，还反映了水体分别处于好氧、缺氧、厌氧状态下的水质及底泥中主要污染物的变化规律．模型中的参数都是在分析机理的基础上通过实验室和现场实验得到的．文中还研究了模型的动态耦合数值计算方法，应用实际资料验证模型，取得良好的结果．本模型已用于为改善无锡河网水质而进行的水量、水质调控方案的研究中．     

国外流域水资源配置模型研究进展

对国外水资源配置模型研究进行了综述，总结了水资源配置模型研究发展的趋势，即单目标模型向多目标模型发展，模拟与优化模型相结合，以及不确定性和模糊优化模型的建立．建议开发多目标、多层次、多用户、群决策的流域水资源优化配置模型系统，为流域水资源合理配置与科学管理实践提供科学的决策依据。     

SWAT 模型的开发与应用进展

为了跟踪SWAT模型近年来的发展与应用趋势,从分析该模型的特征着手,回顾该模型的开发与完善历史,比较了该模型与国内外常用的ANSWERS,CREAMS,GLEAMS,DWSM,MIKESHE,AG-NPS,EPIC等模型在性能上的主要差异,对该模型近几年来在国内外不同领域及不同时空尺度的应用进行综述,重点包括水质和水量模拟评估、非点源污染负荷估算及形成机制探讨、情景分析与预测、环境变化及农业管理措施对水文水质的影响、气候变化对区域水循环和作物生长的影响、模型数据预处理及率定方法、模型不确定性研究、该模型与其他模型的耦合,以及该模型在不同地区适应性评估与应用、不同应用领域对该模型的修正或改正等内容.     

基于页岩气开发的威远县水环境承载力评价

为了科学合理评价分析威远县页岩气开发区水环境承载力,从社会资源、水资源、水环境三方面构建指标体系,通过模糊综合评价法构建基于页岩气开发的水环境承载力评价体系,并对威远县水环境承载力进行计算和评价。计算结果表明：2009～2018年间威远县页岩气开发水环境承载力评分值在0.246 6～0.764 0范围内,整体呈上升趋势,从临界承载状态上升为适宜承载状态;各子系统之间的评分值差异较大,水资源子系统评分值整体处于下降趋势,研究期内平均评分值达0.622 2,总体评分值较高,社会经济子系统和水环境子系统评分值呈上升趋势,两者为水环境承载力的提升奠定了基础;人口密度过大,水资源开发利用率过高、年均用水总量较高,人均水资源量较少,压裂液返排率较低成为制约威远县页岩气开发水环境承载力的关键因素。可见对威远县页岩气开发水环境承载力的评价针对性强,可以更为有效的为提高威远县水环境承载力提出针对性的优化和建议。