基于不确定性分析框架的动态环状河网水质模型——以温州市温瑞塘河为例

以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,SpearandYoung)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模型及水质子模型两部分组成:水量子模型采用圣维南方程并用四级解法求解;水质子模型采用CSTR(ContinuouslyStirredTankReactor)模型的机理,并结合环状河网特征作了修正,由于只需解常微分方程,因而避免了矩阵求解,显著提高了计算效率,使得用HSY算法进行不确定性分析成为可能。模型选取温州市温瑞塘河流域的鹿城区河网进行了首次应用,用HSY算法率定水质参数并讨论了参数的不确定性。对参数率定结果进行验证,结果比较理想。最后简要讨论了参数不确定性传递。

商丘市黑臭水体综合整治规划探索

对商丘市现状及水污染成因进行深入细致的调查分析,制定了黑臭水体治理的目标与原则,提出了整体的治理策略和规划技术路线。根据治理目标,计算了水环境容量与污染削减要求,明确了污水处理厂尾水水质与径流污染控制的要求。根据商丘市实际情况,重点探讨了控源截污工程中的污水处理厂布局、合流制分流改造、截污干管与排口、合流制溢流污染控制、径流污染控制,以及水系综合整治中的生态岸线、河道清淤、人工湿地、河道补水、闸坝调控等重点和热点问题,并根据商丘市的特点,基于动态模型的精准计算,提出了针对性的解决方案。通过科学的规划及有效的实施,商丘市中心城区的黑臭水体得到了有效治理,水环境明显改善。

物质投入产出表在义马市物质流分析中的应用

结合义马市的社会经济系统,构建了基于三维物质投入产出表(PIOT)的物质流核算模型.从不同层次对该市的社会经济系统进行分析.结构分析表明,经济发展严重依赖本地资源,产业链短,经济结构层次较低,行业关联度低.电力行业和煤炭采掘业为控制资源、污染的关键部门.技术水平分析表明,技术水平低、循环利用率相对较低,使得资源投入、污染排放量大.宏观比较分析表明,人均物质流、物质流强度都较高,物质使用效率低下.要提高该市的资源使用效率、降低污染排放,可通过结构调整、提高技术水平及循环利用率等途径实现.

基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术研究

为提升雄安新区应对气候变化和急性冲击灾害的适应能力,建设高韧性高弹性的城市水系统,实现新区水系统的安全运行与可持续发展,构建了基于不确定性的雄安新区城市水系统安全保障技术。该技术包括水系统的风险源识别、风险综合评价和风险管理策略3部分。在应对气候变化方面,提出了"气候变化模拟预估—气候变化增量分析—水系统影响风险分析"的技术框架、不同精度的气候变化增量分析方法,以及分层级的城市水系统气候变化影响与风险分析方法。在应对急性冲击方面,提出了有效识别城市水系统面临的急性冲击风险源识别方法,以及急性冲击灾害多情景多灾种风险分析方法。在安全保障机制方面,提出了建立雄安新区水系统应急预案体系的要求,以及区域协同、综合应对、专业负责和网格化管理的"城市-组团-社区"三级风险管控机制。

国土空间总体规划温室气体核算模型

城市的低碳发展对于应对气候变化及实现我国“碳达峰、碳中和”目标起着至关重要的作用。在新的国土空间规划体系下,国土空间总体规划对城市的低碳发展影响重大。为解决现有的城市温室气体核算中存在的问题,使总体规划促进城市低碳发展,构建了国土空间总体规划温室气体核算模型。该模型基于“空间布局—用地类型—部门划分—模型方法”的框架,采用自上而下与自下而上相结合的方法,与国土空间规划要素紧密结合;建立了市域和中心城区两个层次的碳排放核算方法,并解决了中心城区的碳排放核算问题,可进行国际间比较;解决了总体规划能源预测不完善的问题,提出了不同的核算方法供灵活选择,与完全基于用地类型的方法相比,降低了不确定性。最后基于模型提出了评估总体规划低碳发展水平的核心指标与参考指标。

我国沿海城市应对气候变化的发展战略

我国沿海地区战略地位十分重要,并呈现"区域发展沿海化,沿海城市临海化"的趋势,但同时却面临着全球气候变化引起的海平面上升、极端气候灾害频发等诸多严峻挑战。为在战略层面解决我国向海发展的战略与全球气候变化的矛盾与冲突,文中提出了我国沿海城市应对气候变化的发展战略:确定了总体目标是建设适合我国国情的沿海气候弹性城市,提出了"规划引领、陆海统筹、主动适应、积极减排、适度冗余、增加弹性"的应对原则,明确了强化城市规划管控、控制空间发展方向、严控围填海造地、优化城市空间布局、提高规划设计标准、加强海岸防护设施、夯实城市基础设施和提升监测预警应急等8项重点任务。

负投入法在循环经济规划中的应用

采用基于物质流核算框架和三维物质投入产出表(PIOT)的物质代谢调控模型编制循环经济规划时,在实际中存在着同一行业的产品计量单位不一致的问题,给物质代谢调控模型的构建带来了困难,尝试用负投入法对此加以解决.首先,在理论上对负投入法的可行性进行了探讨.其次,给出了如何在三维PIOT框架下运用负投入法解决前述问题的具体方法.最后,以河南省义马市循环经济规划为例,对所提出的方法进行验证.结果表明,在PIOT中,负投入法仍能够准确地反映主产品和副产品之间的技术关系.而负投入法在价值型投入产出表中的2个缺点,在PIOT的应用中都可以克服.在具体应用中,需要处理好由投入产出分析行模型计算所得的"负投入"量与实际总需求量之间的关系,以及副产品的需求量与供应量之间的关系.案例分析表明该方法是实用、可行的.

设计重现期对雨水管网工程造价的影响分析

为定量分析设计重现期的提高对雨水管网工程造价的影响,以及对全国各地的不同影响程度,首先从暴雨强度公式出发进行理论推导,计算了随着设计重现期的提高,雨水管网断面尺寸和工程造价提高的理论倍数,然后通过对全国各地暴雨强度公式的统计分析,对不同地区的影响程度进行了探讨,最后通过东北某省会城市一新区规划项目,进行了案例分析。

气候变化背景下我国沿海地区发展形势分析

我国沿海地区战略地位十分重要,并已呈现"区域发展沿海化,沿海城市临海化"的趋势,但面临着全球气候变化的诸多严峻挑战,亟需解决在气候变化背景下沿海城市是否应继续向海发展,及向海发展多大程度等战略问题。本文对我国的社会经济发展阶段及沿海城市的发展态势进行了详细的分析。结果表明:我国总体已处于工业化后期,开始向后工业化时代迈进。近年来,沿海省、沿海市的经济和建设用地增速都开始低于全国平均水平,但人口增速仍高于全国平均水平。预计未来沿海地区的人口压力仍将持续增长,人口对于用地的需求仍将持续增长,但增速将减缓;产业用地的需求将下降;用地的总需求仍将增长,但增速也将减缓。本文提出如下建议:我国向海发展的大趋势不变,但速度应当放缓,规模应严格控制,部分高风险地区应限制向海发展。向海发展的模式应从简单外延扩张的追求数量型向内涵提升的注重质量型转变。沿海地区发展的临海程度应适当降低,从源头避免超过人类目前预测能力的气候变化灾害给沿海地区造成毁灭性的灾难。用地紧张的沿海城市,不应盲目通过填海来解决,而应首先采取优化调整行政区划与用地指标分配方案、积极盘活存量用地及优化用地供应结构等措施。

中水回用的经济与中水利用潜力分析

对清华大学东区浴室中水回用三种方案的经济性进行了比较 ,结果表明中水直接用于宿舍冲厕比用于绿地浇灌更为经济合理 ,并揭示了当前水价偏低是造成中水回用成本较高从而难以推广的重要原因之一。

暴雨管理模型(SWMM)在城市排水系统雨季溢流问题中的应用

该文应用暴雨管理模型(SWMM)对北方某城市小区的合流制排水管网系统进行仿真,模拟重现期为一年的暴雨状况下排水管道和节点在不同时段的工作状态,利用SWMM的模拟结果找出主要的溢流瓶颈点位置,并对造成溢流的可能原因包括地面不透水面积所占比例、管径、管道粗糙度以及管道坡度进行了比较和量化分析,得出造成溢流的最主要原因是下游管道的管径过小以及地面不透水面积所占比例过大,据此结果对管网进行了优化,并对优化后的管道在雨季的工作状况进行了二次模拟。该文的研究方法和研究结果可为新建、改建和扩建城市排水管网提供科学参考和依据,从而帮助减少暴雨给城市带来的涝灾损失。

环状河网水质模型在水污染控制规划中的应用

结合一维圣维南方程及CSTR水质概念模型的机理,开发了平原环状河网非稳态水质模型,并用于温州市温瑞塘河水污染控制规划的编制中。模型由水文子模型和水质子模型两部分构成,描述了水体中COD、氨氮和DO浓度随时间、空间的动态变化。利用新开发的模型,采用试错法,估算了河网的水环境容量,并以此为基础确定了远、近期污染物排放控制目标;通过研究水质恢复的滞后性,提出可以采取引水冲污、人工曝气复氧等非常规措施来改善河网水质;并且利用情景分析方法,分别设定不同流量与不同开闸方式相组合的9种冲污情景,定量化探讨了引水冲污方案;根据曝气复氧对河网水质改善的作用特征,筛选出需要曝气复氧的重点河段和次重点河段。

统筹推进城市水系统治理方法研究

城市水系统是水的自然循环和社会循环在城市空间的耦合,具有系统性、复杂性和动态性等特征。梳理城市水系统概念内涵和国内外统筹治水工作进展,凝练新时期城市水系统治理理念。以系统方法解析城市水系统功能结构和内外部关系,从环境、系统、单元、要素和工作举措等多个层面入手,识别城市水系统内外部关联互动关键节点,构建包含系统内外统筹、系统内部统筹、功能单元内外统筹等在内的统筹治水理论方法。结合我国城镇水务重点领域工作,对统筹推进城市水系统治理提出工作建议。

潮汐河口地区取水口优化布置方法

沿海城市多不同程度地受到咸潮入侵的影响,潮汐河口地区的饮用水取水口同时面临着咸潮和水污染的双重威胁。如何通过对取水口的规模、数量与位置进行优化布置,来化解咸潮入侵与水污染问题,保障城市供水安全,已经成为城市供水规划中亟待解决的重要问题。本文提出了以数学模型为基础,以情景分析方法为手段的取水口优化布置方法。首先确定了取水口优化的原则和具体流程,然后提出了情景分析的方法,并总结了供规划使用的一维、二维的水动力、盐度和水质模型。在情景分析中,重点对咸潮入侵的保证率设计进行了分析讨论。该方法可以为潮汐河口地区的取水口优化布置提供技术支撑。

城市水环境系统规划编制研究

为解决城市涉水规划条块分割、整体性和系统性差的问题,对城市水环境系统规划编制进行了研究。在明确城市水环境系统的定义与系统边界的基础上,给出了城市水环境系统规划的定义与定位,确定了规划编制内容,提出了规划编制流程的建议,并研究开发了若干规划编制的技术,为城市水环境系统规划的编制提供了全面的指导。通过城市水环境系统规划的编制与实施,能够有效指导城市水污染防治工作,有助于城市水环境问题的解决。

基于多目标优化方法的钱塘江流域杭州江段水资源承载力分析

区域水资源承载力直接影响到区域人口、经济的规模及其未来的发展。该文深入研究区域水资源承载力对社会、经济、环境等多方面的影响,着重分析区域内各用户不同节水潜力及经济结构与人口之间的关系,以人口和经济发展规模最大、污染排放最小为目标,构建了杭州市区钱塘江流域水资源承载力多目标优化模型。运用所构建的模型,计算了不同的气候条件、节水模式和规划年份情景下,杭州市区钱塘江流域水资源的最大承载能力,对不同情景下经济、人口的发展规模及各部门的用水与污染排放状况等进行了详细分析,并进一步讨论了节水对于区域水资源承载力的综合效益和重要作用,第二产业在杭州市区水资源可持续利用中的重要地位。

集成化方法在水环境综合整治规划中的应用

该文简要论述了水环境规划中集成化方法的思想 ,并以温州市温瑞塘河为例 ,探讨在水环境综合整治规划中如何运用集成化方法。集成化方法通过把一个非常复杂的事物的各个方面综合起来 ,用以解决复杂系统的有关问题。温瑞塘河综合整治规划在编制过程中 ,充分识别水环境系统内部要素之间关系、水系统与其它系统相互关系、系统与相关利益集团之间相互关系 ,综合运用不确定性分析技术、GIS技术、现代通讯技术 ,从多个侧面多个层次上体现了集成化的规划策略。

我国沿海地区应对气候变化的空间管控方法研究

在全球变暖的大背景下,沿海地区是气候变化的高风险和高脆弱区,而空间管控是沿海地区应对气候变化的最直接手段。文章基于国家向海发展大趋势及应对气候变化引起的海洋灾害的重要性和紧迫性,借鉴国内外沿海国家和地区应对气候变化的海岸带空间管控经验,提出3种应对气候变化的沿海空间管控方法,即围填海管控、海岸带空间分区管控和海岸带空间划线管控,并提出划定目的、影响因素、划定方法和管控要求。最后,针对沿海市县海岸带地区的空间管控规划提出建议,以期为气候变化背景下的沿海地区空间管控规划提供借鉴。

雄安新区起步区排水防涝规律研究

选择雄安新区起步区排水防涝系统作为研究对象,采用Infoworks ICM模型软件构建区域洪涝模型,分析排水防涝系统规律。模型结果表明,100年一遇长历时(24 h)2种设计雨型下东部细化区域最大积水深度均不超过0.15 m,符合区域内涝防治标准。典型节点水位与雨峰、区域汇流特征呈现相关性,河岸漫流流量反映地表排水能力。受河道宽度、糙率影响河道水位分布呈现不均匀性,设置合理宽度的水系通道有助于河网水位的均匀分布。调整排涝泵站空间布局及启闭水位对模型结果影响不大,充分预降河道水位、调整泵站规模对模型结果影响较大,建议维持规划方案,汛期来临前对河道水位充分预降,以最大化利用规划泵站的排水能力。设置不同重现期及不同边界水位情景试验,探究一、二级排水标准衔接规律。不同情景下雨水管渠结合竖向设计均可以与100年一遇排水防涝标准相衔接。顶托出流情景下5年一遇雨水管渠上游节点水位提升,因而与自由出流情景相比雨水管渠排涝能力相当。

降低高炉炼铁燃料比的技术措施

降低燃比不仅符合我国高炉冶炼技术的发展方向,也是建设环境友好型、资源节约型高炉的重要途径。降低炼铁成本是各项工作的中心。在炼铁成本结构中,除降低原材料成本外,燃料成本占总成本的比重最大。因此,降低燃料比是降低成本的关键。在此基础上,简要分析了降低高炉炼铁燃比的技术措施。