基于因子分析的Hopfield神经网络在水质评价的应用

针对Hopfield神经网络的过度拟合问题,在因子分析的基础上,结合Hopfield神经网络模型提出了因子分析—Hopfield神经网络模型。以东辽河为例,采用因子分析法确定7个水质评价因子,再建立5×7的Hopfield神经网络进行水质综合评价,并与单一的Hopfield网络和传统的内梅罗指数法的结果进行了比较。结果表明,因子分析—Hopfield神经网络明显优于单一的Hopfield神经网络,不仅在一定程度上弥补了因子分析在实际应用中没有实现水质分级的缺陷,而且有效地降低了Hopfield神经网络的过度拟和的程度,评价结果更为科学合理,为水质综合评价提供了一种新的方法,具有极好的应用前景。

基于WASP模型的东辽河水质模拟研究

借助数学方法和现代计算机技术,根据东辽河的水流特性、水文、污染源的调查资料及水质实测资料,选用USEPA研发并推荐使用的水质分析模拟程序WASP的最新版本WASP7.3,定量描述排入河流中污染物的数量与河水水质之间的关系,分析和掌握东辽河2009年主要污染物(氨氮)的时空变化规律,结果表明:WASP7.3模型在东辽河流域具有较强的适用性。从年内变化特征看,在枯水期各段氨氮浓度最大,其次是丰水期,平水期最小;从空间分布特征看,在第8、9和第10段(辽源市下游)氨氮超标严重。对模拟结果的分析表明点源和非点源污染物向河流的排放和降水量的减少是东辽河水质恶化的重要原因。研究结果为改善东辽河水环境质量及保护流域生态系统提供科学依据。

基于层次分析-模糊综合评价模型的东辽河流域水环境承载力评价

采用以层次分析-模糊综合评价模型,对东辽河流域的水环境承载力进行评价。结果表明:东辽河流域水环境承载力整体处于"一般"水平,水资源现状、生态环境、社会经济状况对其的影响贡献程度分别为0.6337、0.1919、0.1744,其中年均供水量、水资源开发利用率和水污染指数对东辽河水环境承载力的影响最大,其影响贡献程度分别为0.3354、0.1699、0.1045。

负荷历时曲线法在东辽河流域最大日负荷量中的应用

根据东辽河王奔水文站2000～2009年的水文、水质数据,构建了主要污染物氨氮和化学需氧量负荷历时曲线,计算了东辽河流域氨氮和化学需氧量的最大日负荷量,分析了各污染物最大日负荷的年内变化特征及各类污染源的贡献。结果表明,在25%、50%、75%和90%的保证率下,负荷历时曲线法计算得到的氨氮最大日负荷分别为368.9、153.8、31.8、0.35kg/d,化学需氧量最大日负荷分别为7 378.6、3 058.6、635.9、6.91kg/d;东辽河在6～9月的丰水期具有较高的纳污能力,1、2月纳污能力最弱;污染物的超标点主要集中于保证率10%～70%之间,削减目标主要为非点源。

持续干旱作用下东辽河流域土壤容重及水分空间变异特征分析

针对2009年发生的特大干旱,研究了持续干旱作用下东辽河流域的土壤湿容重和重量含水量的空间变异特征,以期为持续干旱作用下改善土壤质量,进而提高东辽河流域的粮食产量提供理论依据。对比分析2008年9月和2009年9月的野外采样数据可知,东辽河流域土壤湿容重变异不大,为弱变异性;土壤水分变异较大,为中等变异。由于受人类耕作的影响,10 cm深的土壤湿容重和重量含水量空间变异性明显高于30 cm深。从整体上看,2009年9月10 cm深和30 cm深的土壤重量含水量的变异系数均高于2008年9月。持续干旱作用下,10 cm深的土壤湿容重及其变异系数均减小,10 cm深和30 cm深的土壤重量含水量及其变异系数也减小。丘陵旱田土壤重量含水量最小值10 cm深为5.490%,30 cm深为4.575%;丘陵水田土壤重量含水量最小值10 cm深为11.619%,30 cm深为8.425%,明显小于农作物适墒重量含水量,已严重威胁到作物的正常生长,若干旱持续下去将影响东辽河流域的粮食产量。

东辽河水质演化及其对环境酸化的响应

根据东辽河流域的自然特征 ,以二龙山水库为界 ,将东辽河分成山区和平原区河流两段进行研究。采用主成分分析的方法 ,探讨了不同统计口径水质演化的年际和月变化特征。采用相关分析法 ,分析了水质演化与环境酸化之间的关系。东辽河流域水质污染较为严重 ,必需进行及时有效的综合整治 ;流域水质演化的动力学因子主要为有机污染类物质 ,平原片和全流域统计口径污染因素类似程度较高 ,从整个流域来看 ,二龙山水库以下的污染 (包括公主岭市的城市污水和梨树县的农业污染 )是一个不可忽视的因素 ;水质演化具有明显的逐月和年际变化规律 ;水质演化对环境酸化具有很好的响应。

东辽河流域水生态功能分区研究

流域水生态功能分区是水环境、水生态系统管理的基础。综合考虑东辽河流域自然地理特征、水生态因子、社会经济活动影响和水生态服务功能等,确定了东辽河流域分区指标,运用地理信息系统空间分析和主成分分析等数学方法,对基础空间数据和流域水生态系统特征调查资料进行分析,提出了流域三级水生态功能分区方案,将东辽河流域划分为2个一级分区、4个二级分区、13个三级分区,利用底栖无脊椎动物的相关指标进行聚类分析,表明水生态功能三级分区是合理的。

东辽河流域水生态健康状况的模糊综合评价

在东辽河水生态状况调查的基础上,进行了东辽河流域水生态健康评价。将流域水生态健康综合评价依据划分为河岸带状况、水环境状况、底泥状况、水生生物状况4个准则,进一步筛选出河岸带植被多样性指数、底泥重金属含量、COD、总氮、总磷、浮游植物多样性指数等19项具体指标,建立了由准则层和指标层构成的水生态健康评价体系。应用层次分析法确定各个指标在评价中的权重,构造各指标对各健康级别的隶属度函数并计算其隶属度,最后根据模糊综合评价原理对东辽河流域18个调查点的水生态健康状况进行了评价。结果表明:18个调查点中10个为"病态",5个为"临界",1个为"亚健康",2个为"健康",并发现水生态健康状况受到洪水的影响很大。该评价成果为东辽河管理和保护工作提供了科学依据。

东辽河流域吉林省境内的径流模拟研究

以东辽河吉林省境内河段为研究对象,采用SWAT分布式水文模型对东辽河泉太水文站进行径流模拟,模型采用2006—2008年实测的逐月径流资料进行参数的率定,并以2009—2010年为模型的验证期,分析对水文过程影响较大的因素、模型的模拟精度及对研究区的适用性。结果表明:泉太水文站率定期与验证期径流的模拟值与实测值总体上拟合较好,率定期与验证期径流模拟的相关系数(R2)均大于0.6,Nash-Suttclife效率系数(Ens)均大于0.75,相对误差(R)均小于30%。验证期的月径流模拟相对误差较率定期小,且相关系数R2、效率系数均大于0.9,降雨是径流的重要影响因素,月径流模拟值与年内的降雨过程存在较好的正相关性,且率定期相关性较验证期相关性大。应用率定后的参数在SWAT模型中进行径流模拟的结果较好,精度较高。将SWAT模型应用于东辽河吉林省段的径流过程模拟,具有较强的适用性。

东辽河流域农村生活污水现状调查与防治途径

对东辽河流域地理环境、气候特点以及经济社会状况等方面进行了简要概述,分析了东辽河流域农村生活污水污染现状。同时分别从管网布设、技术以及政策管理等方面阐述了农村生活污水治理的缺失与不足,针对当前存在的问题提出了切实有效的解决方法和措施,特别对于北方地区寒热交替的气候特点,结合太湖流域农村生活污水处理的相关管理经验,总结出了一套适合于东辽河流域的技术管理方法。

东辽河流域人工湿地处理技术应用研究

人工湿地技术由于低成本的特点,被广泛的应用于污水处理以及河道整治等方面。不同湿地植物筛选及配比、不同填料的添加以及不同湿地流经方式,对湿地的处理效果都会产生一定的影响。以东辽河流域生态湿地为例,文章分别对植物筛选、生态湿地污水处理效果等方面进行了探讨。而对于北方地区来说,秋冬季节水温较低,容易产生冻结,而当前人工湿地处理技术冬季运行成本又相对较高且效果不稳定。因此水温的控制将成为东辽河流域人工湿地处理技术研究的关键;降低运行成本,保持持续稳定的处理效果将成为后续研究的重点内容。

东辽河流域地下水动态特征分析

东辽河流域地下水资源比较丰富,占该区水资源总量的72%,供水量中,地下水占37.6%,同时,该区地表水资源污染相对较重,因此,地下水的开发利用越来越受到人们的重视。本文根据东辽河流域1956-2000年共45年的地下水动态资料序列,分析得出地下水动态变化的主要影响因素为大气降水、地表水及人为因素,预测地下水动态多年变化将趋于稳定。

东辽河分水期污染物通量估算研究

利用5种常用的河流污染物通量估算方法,以东辽河四双大桥断面为例,进行分时期污染物通量估算,结果表明:2007年东辽河四双大桥断面CODcr和NH3-N的通量分别为3 323.7 t和278.3 t,东辽河枯水期污染物通量估算采用以点源占优的方法3最合适,而丰水期采用强调时段总径流量及以面源占优的方法5最合适,平水期则要结合水质水量相关关系及其与丰水期、枯水期的相对降雨强度选择合适的估算方法;以3个水期内所选取的合适方法作为东辽河年时段通量估算方法,并将其与5种常用方法的估算结果进行比较,前者的准确性和科学性更高。

东辽河流域农业产业结构优化及对策

东辽河流域水资源供需矛盾突出,水资源极度短缺。文章在介绍该区域农业产业结构及水资源供求现状的基础上,分析了制约经济发展的主要问题,并对现有资源进行优化配置,提出了切实可行的解决措施。