纳入再生水利用的区域水资源优化配置研究

将再生水纳入供水体系是缓解水资源短缺问题的战略性举措,针对纳入再生水的多水源优化配置中存在的不确定性和稳定性问题,耦合蒙特卡罗模拟和区间两阶段鲁棒随机优化,构建多重不确定性条件下的多水源优化配置模型,有效处理供水和需水过程中以区间和概率分布形式表征的不确定性,同时权衡水资源配置中的可变随机值和追索成本,控制系统风险,得到不同情景下的水资源配置方案,将改进的模型应用到山西大水网的临汾盆地—晋城沁丹河流域供水区,综合分析不同情景下的区域用水效益和缺水损失,得到不同再生水利用率下的多水源联合配置方案,为决策者在不确定条件下考虑再生水利用的水资源优化配置方案提供了参考依据。

基于NSGA-Ⅲ的区域水资源多目标优化配置方案决策

为了探究缺水地区如何发挥水资源优化配置综合效益,强化水资源管理,提出以社会、经济、生态为目标的区域水资源优化配置模型。结合水资源实际配置情况,应用第三代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)求解配置模型并获得待选方案集,随后通过建立博弈论-TOPSIS评价模型,对方案集进行筛选获得相对最佳方案。以忻州-阳泉供水区为研究对象,对来水频率为75%、50%、25%的水资源优化配置方案进行求解分析。结果表明:改进NSGA-Ⅲ算法和博弈论-TOPSIS评价模型在模型求解过程中具有较强的实用性,使得优选方案结果更为合理,相较其他方法具有明显优势;最后通过对不同配置方案分析可知,忻州-阳泉供水区实现可持续发展的关键在于不断提升水资源利用效率和努力实现水资源的可持续利用。

河道清淤施工方案设计与施工技术研究

自改革开放以来,我国强化了工业生产,其已经成为我国主要经济产业,为经济社会的发展奠定了坚实的基础,但是在实际进行工业生产的过程中,产生了一定的污染物,未经处理直接排放到河道内,对河道造成了严重的不良影响。根据研究调查显示,现阶段大部分河道内出现淤泥的情况,对河道严重影响河道运行,也无法满足社会发展的需求,针对此情况,相关部门的工作人员需要对其进行深入的研究与分析,并制定具有针对性的清淤施工方案,应用科学有效的施工技术,以此提升清淤有效性和质量,经过清淤处理之后,可以提升河道内的清洁程度,同时也在一定程度上改善了水质情况,降低了河道内微生物含量。

煤矿矿井水利用风险及管控对策研究

矿井水是伴随矿产开采产生的地下涌水,经混凝、沉淀、过滤、消毒等工艺处理后可综合利用的非常规水资源,矿井水的开发利用是一项复杂的系统工程,需通过收集、处理、存储、输送等程序才能提供给用户使用。矿井水的使用者包括生活、工业、农业、景观、河湖等多种对象,且不同的用户对水质水量有不同的需求,矿井水利用具有涉及部门广、管理复杂等特点,存在水量风险、水质风险、生产风险、输送风险、经济风险、效益风险和环境风险。为此,提出了相应的管控对策:通过工程技术、政策管理、培训教育、应急处置等措施进行合理管控,才是保证矿井水开发利用良性且持续发展的重要手段,可为提高非常规水资源利用效率提供借鉴。

宜兴市太湖生态清淤技术浅析

2007年无锡供水危机以后，国家将太湖水环境综合治理确定为我国环境建设的标志性工程。目前，国务院批复的《太湖流域水环境综合治理总体方案》提出分阶段实施太湖治理目标，并制定了点源污染治理、城镇污水处理、面源污染治理、引江济太、第二水源建设和生态修复等一系列综合治理措施。太湖底泥生态疏浚被纳入生态修复项目中。

江苏宜兴太华龙珠水库大坝基础帷幕灌浆施工

太华龙珠水库大坝采用黏土斜墙结合基础帷幕灌浆防渗,帷幕灌浆采用单排孔分三序灌浆。介绍了龙珠水库大坝基础帷幕灌浆施工,可供同类工程参考。

基于区间直觉模糊TOPSIS法的水资源空间均衡评价

为更好体现指标值的模糊性以及评价结果的客观性,将区间直觉模糊集引入水资源空间均衡评价,构建包含水资源禀赋和水资源利用两个子系统的评价指标体系。采用改进的区间直觉模糊TOPSIS法计算相似度、区间直觉模糊熵法确定权重,构造不均衡系数,建立基于改进区间直觉模糊TOPSIS法的水资源空间均衡评价模型。将模型应用于山西省2015-2019年水资源空间均衡评价,结果表明:山西省水资源空间均衡等级总体为中部均衡、北部较均衡、南部较不均衡,其中太原市为水资源空间不均衡等级;该模型能够反映各地级市水资源空间均衡程度并揭示其空间不均衡的原因,有效评价水资源空间均衡。

太湖地区高效除氮浮萍品种的筛选及其除氮机理的初步研究

农业面源污染是引起太湖水体富营养化的重要因素,而植物生态工程技术在面源污染的治理中起到了很大的作用。本文调查和收集了太湖地区13个稻田浮萍种质资源,研究了不同浮萍品种对低浓度稻田排水中氮（N）素的去除效果及其初步除N机理。结果表明,在实验营养条件下,4种浮萍品种中紫背浮萍（Spirodela polyrrhiza）具有最高的N去除效率,其次是少根紫萍（Spirodela oligorrhiza）或稀脉浮萍（Lemna perpusilla）,而除N效果最低的品种是青萍（Lemna minor）。供试材料对水体中总N的去除率范围为57.3%～85.2%,其中紫背浮萍HZ1具有最高的去除效果,15天后总N去除率可达到85%,青萍WX3去除效果最低,15天后去除率仅为57%。两个浮萍品种进行比较发现,HZ1生物量增长速度慢,鲜重和干重平均倍增时间分别为7.96天和7.82天,而WX3的鲜重和干重倍增时间分别为5.20天和4.73天。另一方面,HZ1和WX3的含N量分别为4.9%和5.7%。由此可以推知,紫背浮萍HZ1高效除N的主要机理不是通过生物体吸收,而更可能是微生物或化学作用共同引起。

基于机器学习算法的ET_(0)预测研究

为了解不同机器学习算法在预测不同气候区参考作物腾发量(ET_(0))方面的表现,以中国干旱区和湿润区共计20个气象站点1960-2019年的逐日气象数据为依据,以PM和HS公式计算的ET_(0)为参考,评价了多元逐步回归(SL)、支持向量机(SVM)和高斯过程回归(GPR) 3种机器学习算法的ET_(0)预测精度及其适用性。结果表明:(1)当分别以PM和HS公式计算的ET_(0)数值为标准时,3种机器学习算法模拟ET_(0)精度大小关系均表现为:GPR>SVM>SL,且GPR算法的模拟精度最高,其相关系数(R~2)均高达0.950以上。(2)当采用同一种机器学习算法时,其在以PM公式计算的ET_(0)为参考值情况下的R~2范围为0.965~0.995、RMSE的范围为0.212~0.260 mm/d、MAE的范围为0.151~0.201 mm/d;以HS公式计算结果为参考值时,其R~2范围为0.935~0.984、RMSE范围为0.832~0.964 mm/d、MAE范围为0.596~0.745mm/d。(3)在不同气候分区,以同一参考公式计算结果为标准值时采用机器学习算法模拟干旱区的ET_(0)精度均优于湿润区,其R~2提高了0.01。(4)对比不同机器学习算法的稳健性,SL和SVM算法在分别以PM和HS公式计算结果为参考值时的稳健性最高,其训练到模拟阶段的R~2变化幅度仅为0.16%和0.11%,而GPR算法稳健性均最低。(5)对比不同机器学习算法训练时间成本,SVM和GPR算法的计算成本显著高于SL算法。综合分析3种算法的ET_(0)预测精度、稳健性和计算成本,SVM算法可推荐为中国干旱区和湿润区较为精准预测参考作物腾发量的方法。且机器学习模拟精度与气象因子的定量关系表明,日照时数(N)变化是影响各算法预测精度的主要因子。

基于IABC-PSO算法的区域水资源优化配置模型研究

近年来山西省水资源供需矛盾日益突出,采用科学有效的方法对该区域水资源进行优化配置十分关键。在综合考虑社会、经济、生态效益的基础上,建立了多目标水资源优化配置模型。针对传统粒子群算法的缺点,提出了改进的人工蜂群-粒子群算法(IABC-PSO);通过引入Logistic混沌映射、基于S型函数的非线性惯性权重以及改进的侦查蜂搜索算子,提升了算法的收敛精度及全局寻优能力。以晋中南部供水区为实例,运用IABC-PSO算法进行了水资源调配计算及分析。研究成果可为山西省“大水网”建设背景下的区域水资源配置提供一种新的求解思路。

基于混沌高斯扰动布谷鸟算法的水资源优化配置

当前我国水资源面临的形势十分严峻,如何合理利用水资源显得尤为重要。为此,提出改进布谷鸟算法,以经济、社会、生态效益为目标函数,并基于现实生态环境情况建立水资源优化配置模型。同标准布谷鸟算法相比,引入混沌初始化条件增加了初始种群多样性,加入高斯扰动使算法具有跳出局部最优的能力。最后采用改进后的布谷鸟算法,对晋中—长治供水区模型进行求解,预测了晋中—长治供水区16个子区在规划水平年不同保证率下水资源优化配置结果,从而验证了改进算法的可行性。

横山水库水源地水质现状及保护对策

收集整理了横山水库水源地的水质、污染源等资料,在此基础上分析了水源地1994～2008年的水质变化趋势和2007年工业、农业、生活污染源情况。结果表明,2008年横山水库水质基本符合饮用水源的水质要求,但TN、TP、BOD5等主要污染指标接近或超过地表水Ⅱ类标准。库区CODMn在2003年之前波动上升,之后在平稳中略有下降;TN、NH3-N和TP近5年来浓度较平稳,略有上升。各污染物浓度均有较大波动,与库区来水关系较为密切。2007年横山水库流域范围内工业污染主要来自印染、化工及油漆等行业,农业污染主要来自农田流失、畜禽养殖、水产养殖等,生活污水主要来自居民的洗涤废水、厕所粪便污水,以及旅馆、浴室、饭店等排放的污水。针对水源地水质现状提出了建立横山水库水源地保护区、控制污染源、规划水质生物调控措施以及完善水质监测系统等保护对策。

基于SWAT模型的典型区域高标准农田综合管理方案模拟与优化

为研究不同高标准农田管理措施对流域排水影响,以芳溪湖流域为研究对象,以2019-2020年连续2年的径流和水质(总氮、总磷和产沙)监测数据为基础,率定并验证了SWAT模型的适用性,并基于率定后SWAT模型对典型区域高标准农田综合管理方案进行了模拟和优化。结果表明:(1)率定的SWAT模型模拟效果总体较好,构建的灌区分布式水文及面源污染模型适用于芳溪湖流域;(2)高标准农田建设可以实现流域节水减排,最大径流排放减少可达6.93%,最大总氮、总磷、泥沙排放减小均可达7.81%以上,适当提高塘堰汇流面积比例,增加生态沟的建设密度和长度,能有效减少地表径流及总氮、总磷负荷,最大径流排放减小可达18.92%,最大总氮、总磷、泥沙排放减小均可达20.37%以上;(3)不同轮作模式中,水作模式与现状条件相比能有效减少流域径流、总氮、总磷和泥沙的排放;(4)高标准农田建设综合管理优化方案下,流域排水总量减少可达24.59%,总氮、总磷和泥沙减少均可达36.36%以上。合理的沟塘系统设计和种植结构调整能有效减少流域面源污染排放。

B/S模式横山水库洪水预报调度系统研究

针对传统C/S模式洪水预报系统存在的缺点及横山水库洪水预报系统的总体开发目标,介绍了基于B/S模式的洪水预报系统,阐述开发环境中采用的关键技术,提出了水库洪水预报系统的总体结构。基于B/S模式的洪水预报系统,在分析了洪水预报功能模块设计、数据操作类及图形交互操作、跨域访问策略和系统安全性等核心问题的解决方法的基础上,实现了横山水库洪水预报系统的各项功能。

基于无人机的煤炭港区颗粒物空间检测研究

实现对港区扬尘中PM_(2.5)和TSP(Total Suspended Particulate)等颗粒物的检测是港口开展抑尘工作的关键依据。文章选取镇江港煤炭港区6个点位,利用无人机载检测平台完成数据采集,分析得到了港区内不同区域的PM_(2.5)和TSP分布特征,运用聚类分析法对各个点位的检测数据依据高度进行分类,并利用层次分析法和灰色关联分析法对聚类后的结果进行量化分析,得到垂向的最优、最劣点位。结论表明:该港区处于作业状态下的堆场区域上方95 m左右空间是需要重点监测的最劣点位;位于作业区下风向的堆场区域内随着与作业区域水平距离的增加,最劣点的高度不断降低,监测重点为堆场上方70~90 m高度处。

超声波测深仪和GPS定位系统在河道河床水下地形测量中的应用

0引言 工程观测是掌握水利工程现状、及时发现工程隐患，并为水利工程设计、施工和科研提供基础资料的重要手段。河道河床变形观测是工程观测的重要内容之一，按照水利工程观测相关规范，它包括过水断面、大断面和河床水下地形观测，其中最主要也是最困难的就是河床水下地形的观测。河床水下地形观测主要是测量各观测点的相对位置和相应的水深，

生态石笼护脚水下定投工法

生态石笼结构作为新工艺、新技术、新材料的新型生态结构,近年已成功在水利工程中应用。但生态石笼护脚水下施工缺少相应规范标准,有必要对生态石笼水下施工技术、工法进行研究。一、特点及适用范围1.工艺特点(1)施工易操作、速度快、工期短、成本低当基底开挖平整完成后生态石笼即可进行施工,无须施工围堰;事先岸上或船上组装好石笼,然后吊车吊装安放就位,或者用船运至预定地点抛置就位;无须电力供应,无熟练的技术工人也能现场施工,减少了围堰施工环节,可缩短工期;可因地制宜选用各种块石、卵石或混凝土块,与填筑围堰后抽水进行干法施工方法相比,投资成本大大降低。

横山水库水质历史演变特征及其水文影响因素

为了解横山水库水质的变化情况,以横山水库1995—2020年长系列水文及水质监测资料为基础,分析其TP、NH_(3)N、COD_(Mn)、Chl-a等主要水质指标的变化趋势,以及水位、库容及年均降水量对TP变化趋势的影响。

水位下降条件下边坡稳定性耦合效应分析

由于滑坡的快速下降,影响边坡稳定性,从而导致边坡失稳。本文主要研究荷载条件下,土体边坡随渗透性、沉降速率和沉降比变化的稳定性。因此,采用有限元法对沉水边坡进行了瞬态渗流和变形耦合分析,并进行了稳定性分析。

基于降低配水系统运行成本的泵送模式优化研究

泵系统的能耗以及泄漏造成的水量损失占据了配水系统运行成本的很大一部分,其主要原因是泵送模式未经优化,导致配水网络的总体压力过大。本文通过找到最佳的泵送模式,达到最小化运行成本的目的。系统运行优化是通过GA-EPANET组合方法完成的,方案包括考虑使用特定转速泵和变速泵。