调水引流工程对平原河网水动力调控的效果

平原河网多存在河道流动性不强,河道生态流速难以保障的问题,以典型平原河网地区——宁波市海曙区为例,开展野外原型同步监测,以河道分流比、换水率及槽蓄量为研究对象,系统分析引调水工程对河网水动力的调控效果.结果表明:平原河网水动力改善效果与引排水口分布、引水流量密切相关,为保证河网区水体交换良好,引排水口的连线应尽可能贯通...     

太湖流域城市化对平原河网水系结构与连通性影响

太湖流域的快速城市化使河流形态发生了改变,影响了平原河网水系结构与连通性本文以近几年城市化发展较为迅速的张家港地区为例,基于景观生态学和图论的相关理论,利用2002与2015年的水系数据,对全区以及各行政分区水面率、河网密度、河频率等指标进行研究,旨在揭示该地区河网水系结构与连通性参数变化及城市化对其影响结果表明:研究区2015年与2002年相比全区各水系结构指标都呈减小趋势,水面率、河网密度、河频率的衰减率分别为15.7%、12.6%、33.3%,河网有主干化趋势,干流面积与长度发育的同步性较好;不同行政区的水系变化有明显的空间分异,张家港南部水系较北部水面率、河频率衰减更剧烈;东北部地区河网密度与河网复杂度变化明显;张家港全区河网连通性略有提高,但地区分异明显,沿江的西北部地区河网连通能力有所加强,而东南部内河区域河网畅通程度减弱,被圩区、水闸与泵站切断的水系需要更合理的调度方案才能增强并维持水体的连通度;水面率、河网密度与人口、GDP之间相关水平较高,各地区水系结构参数与其变化率的空间分异和该地区人口、经济发展水平密切相关;河网河链数、节点数受城市化影响较大,线点率、实际连通度的变化与城市化指标相关性较弱本研究可以为后期张家港地区优化水系结构及防洪排涝建设提供基础,并帮助基于各片区的特点开展因地制宜的管理.     

平原河网地区人类活动对降雨-水位关系的影响——以太湖流域杭嘉湖地区为例

太湖流域快速城镇化、水利工程等一系列人类活动对流域水文过程产生了深刻影响.本文以快速城镇化的杭嘉湖地区为例,基于1961-2014年逐日降雨、水位观测资料,构建了水位涨幅（ΔZ）、水位增长速率（k₁）和退水速率（k₂）等指标,旨在揭示变化环境下该地区降雨过程中水位的变化特征及可能的驱动因素.结果表明：1）变化环境下杭嘉湖地区近54年降雨量呈微弱的增加趋势,但降雨过程中的水位涨幅呈下降趋势,尤其是平均水位涨幅呈显著下降趋势,且于2000年左右发生明显变化;突变后水位涨幅下降主要集中在10~50 mm/d的降雨过程中,而大于50 mm/d的降雨过程中突变后水位涨幅较突变前有所升高.2）从空间分布上来看,各站降雨量与水位涨幅存在明显的空间差异,降雨量总体呈增加趋势,增加趋势东强西弱;大部分站点的水位涨幅却呈下降趋势,其中位于区域南部站点的平均水位涨幅下降趋势较东北部更为明显,水位涨幅呈显著下降站点的空间分布与杭嘉湖南排工程等水利工程的分布较为一致.3）通过对杭嘉湖地区降雨过程中水位增长速率和退水速率的变化分析发现,突变后较突变前退水速率有所提高,说明近年来水利工程等设施的完善和有序调度使得杭嘉湖地区的排洪能力有所提高,该变化可能是导致杭嘉湖地区地区突变后一定强度的降雨过程中水位涨幅下降的主要原因.而杭嘉湖地区强降雨过程中水位涨幅依然较高,可能是该地区洪峰水位居高不下的主要原因.此外,由于该地区近年来起涨水位抬升明显,对洪峰水位的抬升也有一定影响.     

基于熵值—环境基尼系数法的平原河网区污染物总量分配

为制定科学合理的水污染物总量控制方案,以典型平原河网地区——张家港市为例,构建与人口、资源、经济和水污染物承受能力相协调的单因子环境基尼系数模型,并通过贡献系数判断引起不公平的主要污染物分配单元.利用熵值—环境基尼系数最小化模型,确定张家港市各乡镇基于多元公平性原则的氨氮总量分配方案.结果表明:在水污染物总量分配过程中,污染物削减比例的大小和污染物现状排放量之间并不具有一致性,最终的分配方案要综合考虑多方因素确定.本研究构建的熵值—环境基尼系数最小化模型综合考虑了研究区域社会、经济、资源等多种客观因素,对于平原河网地区,由于其特殊的地理位置和自然条件,人口、资源等分布相对比较均匀,故基于该模型所得到的分配方案充分表现了多元公平性原则,更公平合理.     

求解多目标非线性优选问题的算法

研究变形监测网布网方案的优化，探讨目标权重未知情况下的非线性多目标优化问题，给出了一个求解权重未知的多目标非线性优选问题的算法。该算法采用一种新的最小加权偏差优选方法，可优选最佳布网方案。     

基于多目标优化的有限角度图像重建算法及实现

本文综合考虑了图像局部和整体的平滑性,以及最大熵准则,重新建立新的多目标优化模型,并在求解过程中引入同伦参数加快收敛速度。通过仿真实验,验证了所提算法能较好地改善有限角度下图像重建的质量及提高重建速度。     

基于多目标差分进化算法的结构物理参数辨识

优化算法在用于结构的物理参数辨识时,测量数据的不完备和噪声严重影响了参数的辨识精度.针对这一问题,为得到理想的辨识精度,将时程响应数据和频率数据定义为多目标函数,并利用多目标差分进化算法(DEMO)进行优化求解.在数值模拟中,利用10层剪切型框架结构和31个单元的桁架桥结构作为算例.计算结果表明,该多目标函数和DEMO...     

太湖流域高度城镇化地区畅流活水多目标调度决策研究

随着城市化进程的加快,高污染负荷、弱水动力条件、强人工干预导致的平原河网地区河道水质恶化、生态衰退已成为制约城市高质量发展的瓶颈之一。结合太湖流域高度城镇化地区水文水动力特性,构建了水动力-水质耦合模型,模拟了不同情景下河网水动力与水质情况。统筹考虑水质改善、水动力提升、经济成本等多目标,建立了活水调度多目标决策体系,基于模糊层次分析法确定评价体系水质改善、水动力提升与经济成本指标层权重分别为0.390、0.345、0.265,为各指标层设计对应的要素层,并利用模糊综合评价法进行评价。结果表明,针对不同调度情景下水质改善、水动力提升及经济成本等多目标的决策,利用多目标调度决策方法可有效确定效果最佳的工程调度情形。太湖流域高度城镇化地区区域性控制工程对畅流活水效果的影响要远大于锡山区控制工程,运东大包围城市防洪工程调度模式对研究区活水效果的影响最大。比选出的最优活水方案实现的研究区活水效果为水质达标率82%,水质平均提升率31%,Ⅲ类水断面占比61%,平均流速0.10 m/s,较优流速占比39%,滞水率32%。相较于传统的单指标或多指标简单比较的决策方法,多目标调度决策方法更具有综合性、...     

太湖流域平原水网区浅层地下水动态特征及影响因素

鉴于浅层地下水在维持区域生态功能方面的重要作用,基于2005-2015年太湖平原水网地区苏州市的14个浅层地下水监测井水位及2005-2014年降水、河道水位和蒸发等日尺度数据,开展浅层地下水埋深动态特征及影响因素研究.结果显示:苏州市浅层地下水总体呈由北往南、自西向东的流场方向,主要受地形因素的影响;年际及丰水期埋深有所减小,枯水期反之,各区域变化过程不一致;枯水期浅层地下水动态特征受不同量级降水总量和次数的显著影响,且与地表水过程关系密切,汛期反之.此外均受到引排水和下垫面变化等因素的影响;浅层地下水埋深对降水具有滞后性,多滞后1~2 d;通过对地形地貌条件、土地利用类型、河湖密度以及浅层地下水埋深状况等因素的综合分析,浅层地下水动态特征可表达为耕地区、水网密布区、高度城镇化区及低山林区4种特征类型.     

苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系

运用回归统计方法,研究苏州平原河网区60个浅水湖泊水体叶绿素a与水温、pH、Do、CODMn、TN、TP等环境因子的相关性,建立相应的同归方程,同时分析了湖泊水体叶绿素a的时空分布特征.研究表明,平原河网区浅水湖泊水体叶绿素a含量具有一定的时空差异性,冬季叶绿索a平均含量比夏季低,但冬、夏季叶绿素a含量空间分布具有一定相似性,整个区域呈现较明显的东高两低的分布趋势;湖泊水体叶绿素a含量与理化环境因子水温、pH、DO、CODMn呈显著正相关,水温可能是平原河网区浅水湖泊浮游植物生长的限制性因子:叶绿素a与NO2-N呈显著正相关,与NH4 -N无明显负相关,与NO3-N无显著正相关,与TN无显著相关,而叶绿素a的对数与TP的对数呈一定的正相关,与TN/TP的对数呈显著负相关.平原河网区浅水湖泊可能是一定程度的磷限制性湖泊.     

太湖流域上游平原河网区水质空间差异与季节变化特征

在太湖流域上游的宜溧—洮滆水系主要河道设置67个监测点,分别于2014年1月(冬季)、4月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)进行水质监测,采用多元统计方法分析了水质的空间差异性和季节性变化,并利用水质标识指数法对水环境质量进行评价.结果表明,宜溧—洮滆水系污染程度较严重,总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)浓度年均值分别为4.93、0.26和7.63 mg/L;单因素多元方差分析和聚类分析显示污染物浓度具有显著时空差异性,时间上冬、春季污染程度较高而夏、秋季较低,空间上无锡和常州氮、磷污染较为严重,宜兴和溧阳市有机污染程度较高;水质标识评价结果显示流域内水质基本为IV类或V类,其中TN、TP及CODMn是关键污染指标.     

太湖流域主要河流大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

2010年4月和7月对太湖流域五水系(苕溪、南河、洮滆、黄浦江和沿江水系)73个采样点的大型底栖动物进行了两次调查,分析各水系底栖动物群落结构及其与环境因子之间的关系,并评价各水系的水质状况.所有采样点共记录底栖动物88种,隶属于3门8纲48科.全流域主要河流大型底柄动物的平均密度和生物量分别为5888.91 ind....     

Optimization methodology for a river temperature monitoring network for the characterization of fish thermal habitat

A methodology for planning an optimized river water temperature monitoring network is presented. The methodology is based on sampling of the physio-climatic variability of the region to be monitored. Physio-climatic metrics are selected to describe the study region, based on principal component analysis. The sites to be monitored are then identified based on a k-means clustering in the multidimensional space defined by the selected metrics. The methodology is validated on an existing dense water temperature network in Haute-Savoie, France. Different configurations of more or less dense network scenarios are evaluated by assessing their ability to estimate water temperature indices at ungauged locations. An optimized network containing 83 sites is found to provide satisfactory estimations for seven ecologically and biologically meaningful thermal indices defined to characterize brown trout thermal habitat.     

论太湖平原洪涝灾害与水利工程问题和发展趋势

在分析研究太湖流域洪涝灾害成因及以围圩、筑堤、建闸为特点的圩区经济基础上,论述了近几十年来流域下垫面变化对流域水情的影响。总结了近40年来流域水利工程规划设计的经验与不足之处;展望了未来几十年流域水情变化发展趋势,特别是全球海平面上升对流域洪水蓄、泄方面的重大影响。指出在流域十大骨干水利工程的基础上,今后流域中新建骨干工程的关键目标是提高长江南岸、杭州湾北岸闭闸时段的排洪能力及建设吴淞挡潮闸,从而大幅度提高各潮周期内黄浦江净泄洪量;同时运用非工程措施,确保与充分利用区内洪水调蓄能力。