基于Vine Copula函数的河湖连通水环境多因子联合风险识别研究

河湖连通工程是水资源调配和水生态环境保护与修复的重要途经,同时作为一个包含着模糊性、随机性、灰色性以及未确知性信息的复杂系统工程,其不可避免地存在一定的风险。本文基于Vine Copula函数构建了南四湖在南水北调东线一期工程运行前后水环境多因子联合风险模型,通过对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和叶绿素a(Chl-a)4种风险因子的敏感性分析,识别出运行后的关键风险因子;结合南四湖Ⅲ类水的供水水质要求,设置了运行后关键风险因子不同风险状态(即Ⅳ类和Ⅴ类)组合下的系列风险情景,识别出运行后潜在水环境多因子联合风险。结果表明:TN、NH3-N、 Chl-a为关键风险因子;当TN和NH3-N达到Ⅴ类水标准限值、Chl-a为35μg·L-1时,工程运行后水环境联合风险变化速率增大,不确定性提高,需及时响应,建议重点关注TN和NH3-N指标。

南水北调东线湖泊针杆藻属分布特征及其与环境因子的关系

针杆藻属(Synedra)是常见的淡水藻类,饮用水源中针杆藻属的暴发式增长会严重影响水厂正常运行.为明确南水北调东线调蓄湖泊针杆藻属的时空分布特征及其与环境因子的相关性,于2011年3月—2013年5月在东线四湖(即洪泽湖、骆马湖、南四湖和东平湖)逐月采样进行调查研究.结果表明,监测期内洪泽湖、骆马湖、南四湖和东平湖针杆藻属密度最大值分别为442.0×104、549.3×104、301.6×104和795.4×104L-1,尖针杆藻(Synedra acus)是东线四湖针杆藻属的优势种.非度量多维尺度(non-metric multi-dimensional scaling,NMDS)分析表明,东线四湖针杆藻属的分布特征存在一定差异,东平湖和骆马湖针杆藻属分布特征更加相似.Pearson相关性分析(Pearson correlation analysis)表明,影响东线四湖针杆藻属生长的环境因子主要是表层水温、透明度、ρ(DO)和ρ(TN),其中表层水温是最主要的影响因素.

南水北调东线工程沿线湖泊表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

以南水北调东线工程的南四湖、骆马湖、洪泽湖、高邮湖为研究对象,通过优劣解距离多指标综合评价模型(TOPSIS法)和潜在生态风险指数法分析4个湖泊表层沉积物中7种重金属(Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、As)空间分布特征及生态风险,并与我国五大湖区其他湖泊进行对比分析。结果显示:4个湖泊表层沉积物重金属浓度均低于同在东部平原湖区的太湖、巢湖、洞庭湖、鄱阳湖等湖泊,但高于蒙新、青藏、东北山地与平原湖区的湖泊,不同区域湖泊沉积物重金属分布具有明显的差异,除了地质构造特征外,工农业生产等人类活动也是导致湖泊沉积物重金属存在差异的主要因素;TOPSIS法评价结果显示,4个湖泊表层沉积物重金属综合风险存在一定空间差异,可能受沿线陆域土地利用类型变化、工农业生产等人类活动等因素的影响,重金属污染程度排序为南四湖>高邮湖>洪泽湖>骆马湖;4个湖泊表层沉积物重金属综合潜在生态风险水平为低,但Cd单项重金属存在中度至较高潜在生态风险。建议加强南水北调东线工程沿线湖泊周边工农业生产排放的监管,进一步调整和优化各湖泊沿线的产业结构,同时加强重金属特别是Cd等入湖的管控,以确保南水北调东线工程沿线湖泊的水环境安全。

千岛湖配供水工程九溪线运行方案探讨

随着千岛湖配供水工程九溪线通水运行,杭州市区形成了多水源联合供水的格局.杭州市水务集团有限公司在原水系统运行安全性、水质稳定性、调度经济性、水源切换灵活性等方面进行了研究,并制定了九溪线稳定运行方案及突发紧急情况应急调度方案.实际运行情况表明,九溪线原水系统可实现安全稳定运行,出厂水量可满足城市供水需求,出厂水及管网水质均符合国家标准.

千岛湖配水工程输水隧洞群施工进度仿真与优化

隧洞群施工中的影响与限制条件多,不确定性与风险性强,不易准确预测与计算施工工期。通过对千岛湖配水工程输水隧洞群进度计划编制与控制的难点与特点的分析,建立了隧洞钻爆法施工过程的进度仿真模型,通过施工进度仿真,实现了对千岛湖配水工程的施工工期、施工方案及其关键施工参数的模拟、比选与优化。仿真计算结果表明,拟定的总体施工方案和施工工期可行,通过现场的科学管理与严格控制,不考虑政策处理及工程投标环节等不可预见因素,基本可在预定时间内完成工程建设;通过优化钻爆施工参数,施工工期还有进一步提升的空间,建议在工程实施阶段进一步做好爆破参数优化比选工作;在做好自卸汽车油烟控制的前提下,无轨运输出渣方案具有经济、灵活、可靠性高、施工便捷性等方面的综合优势,推荐采用。

AGI-T3在输水隧洞超前地质预报中的应用

针对传统超前地质预报设备造价昂贵、占用施工时间长,数据处理复杂等问题,研究一种高效经济的新型地质预报成像系统AGI-T3,将AGI-T3与TSP203plus用于千岛湖配水工程石毛畈主洞岩体完整性探测,阐述了AGI-T3观测系统布设方式、数据处理流程及与TSP203plus的差异,分析了AGI-T3原始数据特性及岩体破碎区对应的AGI-T3异常特征。结果表明:AGI-T3采用绕射扫描叠加与共反射面元叠加(CRS)相结合的偏移技术进行三维成像,从而避免了动静校正带来的误差。AGI-T3采用F-K滤波与负速度对比扫描相结合的方法拾取反射层,一定程度上提高了三维成像的精度。隧洞实际开挖表明,两种地震反射技术均能较好的反映掌子面前方岩体完整性变化特征,破碎岩体对应AGI-T3异常纵波波速偏低、反射层密集或存在强负反射层面,在TSP成果中表现为波速、密度及静态杨氏模量呈现极小值。AGI-T3探测分辨率较TSP203plus偏低,波速曲线与偏移成果局部一致性较差,但其有效预报范围内对波阻抗显著变化的界面探测灵敏度较高,且地震波激发方式多样化。研究成果作为一种便捷型中长距离预报系统有一定的推广价值。

千岛湖配水工程TBM选型及设备关键技术研究

千岛湖配水工程隧洞岩层以石英质量分数高、浅埋且存在多条断层的砂岩及石英砂岩为主,Ⅳ类围岩占比52%,工期紧,对TBM掘进速度要求高。基于此类特殊条件,结合TBM的特点对千岛湖配水工程进行TBM选型和针对性设计。通过比选最终选用双护盾TBM,刀盘采用高强度箱体结构设计,滚刀采用非线性方式布置,并对刀间距和出渣口进行优化设计;采用控制刀盘暴露长度、增强刀盘扩挖能力、主驱动抬升设计、大转矩大推力设计等方式应对Ⅳ类破碎围岩及断层;并对小洞径TBM物流运输平台进行优化。工程实践结果表明:该TBM刀盘设计可靠性强且能保证高效破岩,总体完好率达97%,并创下92 d掘进3151.58 m的施工纪录,TBM在Ⅳ类破碎围岩及断层带高效快速通过,各系统运行情况良好。

千岛湖配水工程隧洞超前预报中的综合物探技术

将TSP、探地雷达及红外探测技术用于千岛湖配水工程隧洞超前预报中,结果如下:TSP对溶洞的探测分辨率低,对岩体破碎区探测效果较好,其异常特征表现为杨氏模量、密度及纵波波速偏低;探地雷达很适合于灰岩区隧洞超前预报,雷达反射剖面呈现强振幅及双曲线状同相轴的区域预示溶洞发育;红外探测受隧洞喷混凝土水化热干扰影响巨大,无法单独用于隧洞地质预报,当围岩质量级别较差时此缺陷尤为明显。

长距离引配水工程综合管控智慧平台的设计与实现

为解决我国城市缺水和水资源污染情况严重等问题,许多城市开始兴建长距离引配水工程,实现长距离引水、多水源联合供水格局,一定程度上缓解城市用水供需矛盾,改善饮用水水质。但工程兴建后必然需要考虑其运行管理问题,此类工程多具有点多、面广、线长等特点,实现综合运行的管理难度大。针对长距离引配水工程特点,以保障工程的安全、高效、经济运行,提高运行管理水平、运维管理效率、事故应急调度能力等为目的,运用云计算、大数据、互联网、GIS、BIM等高新技术,结合“智慧管控”理念,对基于一体化管控平台的智慧管理综合平台架构和功能模块展开研究与设计,实现长距离引配水工程监、控、管一体化。

居民阶梯水价制度产生节水效应了吗?——来自杭州的新证据

立足于居民阶梯水价制度改革的具体实践,基于分段约束效用函数的设计思路,利用2012—2022年杭州市居民阶梯水价及家庭户用水量的面板数据,对居民阶梯水价制度的节水效应开展实证研究。基准回归结果显示,居民阶梯水价制度在总体上存在节水效应;分类检验显示,第一阶梯水价是产生节水效应的重要渠道,但第二阶梯和第三阶梯水价均未产生显著的节水效应。多重固定效应分析、随机抽样的安慰剂检验以及内生性检验均证实了基准结果的稳健性。异质性分析发现,居民阶梯水价制度在不同规模的用水量家庭和不同区域间呈现差异化特征;分位数回归发现,水价在总样本0.75的分位点上产生节水效应;交叉效应则显示,千岛湖配水工程使阶梯水价制度产生了用水促进效应。上述研究结果表明,杭州市居民阶梯水价制度产生了一定的节水效应,但是尚未完全发挥节水作用。该研究为城市水价机制改革提供了来自杭州的经验证据,对进一步优化城市居民阶梯水价制度具有一定的政策启发。

南四湖水质空间分布监测分析与水环境问题解析

南四湖作为南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,其水质状况一直受到人们的广泛关注。根据南四湖水质空间分布监测数据,按平均综合污染指数Pj>2的标准共筛选出29个重污染测点,其中有19个处于重污染河口外混合区,说明南四湖污染物主要来自于重污染河流;南四湖2006年秋和2007年春监测的总体平均综合污染指数分别为2.12和1.98,表明南四湖污染依然相当严重,而且秋季比春季水质更差,按湖区南阳湖、微山湖岛北、小北湖的水质最差,特别是南阳湖水质四项主要指标平均超标2倍以上。南四湖两次监测CODcr、TP、TN的单项污染分摊率平均值依次为30.6%、36.0%、33.4%,表明南四湖的主要污染物是TP、TN、CODcr。因此,在调整区域内重污染企业工业结构的同时,应实行管辖区内工业和城市生活等污水的深度处理和截蓄导用,严格执行水污染物排放标准和总量控制指标。