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垂向水动力扰动机的蓝藻控制效应数值实验研究

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环境科学 2012年第5期33卷 1540-1549页

作者：邹锐周璟孙永健嵇晓燕岳佳刘永 Tetra Tech Inc.10306 Eaton PlaceSte 340FairfaxVA 22030USA 昆明诚锐环保科技有限公司北京大学环境科学与工程学院水沙科学教育部重点实验室南京工业大学材料化学工程国家重点实验室中国环境监测总站

在蓝藻水华的控制研究中,目前的发展趋势是采用快速、生态安全且经济有效的技术,其中使用垂向水动力扰动机抑制蓝藻备受关注,但缺乏深入和定量的工程设计与效果评估研究.针对垂向水动力扰动机的蓝藻抑制效应开展数值实验研究,以三维数... 详细信息

在蓝藻水华的控制研究中,目前的发展趋势是采用快速、生态安全且经济有效的技术,其中使用垂向水动力扰动机抑制蓝藻备受关注,但缺乏深入和定量的工程设计与效果评估研究.针对垂向水动力扰动机的蓝藻抑制效应开展数值实验研究,以三维数值营养盐-藻类动力学模型(EFDC)为框架,定量探讨了扰动机数量及其位置分布对叶绿素、总氮和总磷的影响.模拟结果表明,扰动机的存在对蓝藻抑制具有比较明显的作用,随着扰动机数量由0逐渐增加到20个时,Chl-a峰值浓度共减少了37.695 2μg.L-1,并且扰动机对水质改善的程度与其数量存在很强的非线性关系,即当扰动机数量由无到有并逐渐增加时,藻类抑制的效果明显增强;但当扰动机的数量增加到一定量时,进一步增加数量将不会相应增强蓝藻抑制效果.这表明扰动机存在一个最佳数量问题.此外,本研究发现除了数量之外,扰动机的位置对蓝藻控制的效果也有很大影响.数值实验结果显示如果扰动机放置位置得当,少量的扰动机就可达到甚至超过更多扰动机所能达到的蓝藻控制效果.尤其是优化12个扰动机的位置后,Chl-a峰值浓度比扰动机为20个时减少了7.172 6μg.L-1.这些研究结果验证了国内外相关研究对水动力扰动机蓝藻控制效果的肯定性结果,并进一步表明了在实际应用该项技术时必须因地制宜,结合使用智能工程技术(如:高分辨率数值模型)确定最佳扰动机数量与位置,从而确保以最低成本获取最大的蓝藻控制效果.除蓝藻控制之外,数值实验结果也表明扰动机对营养盐浓度也有一定的降低效果.

关键词：垂向水动力扰动机蓝藻数值实验数量空间分布

基于非线性响应函数和蒙特卡洛模拟的滇池流域污染负荷削减情景分析

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环境科学学报 2011年第10期31卷 2312-2318页

作者：邹锐朱翔贺彬赵磊周丰嵇晓燕刘永郭怀成 Tetra Tech Inc.10306 Eaton PlaceSte340FairfaxVA22030USA 昆明诚锐环保科技有限公司中国昆明高原湖泊国际研究中心北京大学环境科学与工程学院水沙科学教育部重点实验室中国环境监测总站

为定量了解滇池外海水质对流域污染负荷削减率的响应变化程度,并评估相关决策的潜在风险,在长期的水质模拟结果基础之上,本文使用内嵌非线性响应函数的蒙特卡罗模拟方法,在2个不确定性水平下(5%和10%的变异范围)分析滇池外海为达到3个... 详细信息

为定量了解滇池外海水质对流域污染负荷削减率的响应变化程度,并评估相关决策的潜在风险,在长期的水质模拟结果基础之上,本文使用内嵌非线性响应函数的蒙特卡罗模拟方法,在2个不确定性水平下(5%和10%的变异范围)分析滇池外海为达到3个水质目标情景(Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类)的污染负荷削减及其不确定性.模型结果表明,在2种不确定性水平下,基于最大日负荷总量(TMDL)情景分析所得到的Ⅴ类水和Ⅲ类水目标方案都比较安全、水质超标的风险很小,而相应于Ⅳ类水质目标的方案则具有中等高的水质超标风险,其安全系数较Ⅲ类和Ⅴ类水质目标的方案稍低;流域污染负荷削减可有效降低Chla的浓度,但即便达到Ⅲ类水质,滇池蓝藻水华爆发的风险仍很大.

关键词：负荷削减蒙特卡洛水质模型情景分析滇池

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近年全国地表水水质变化特征

环境科学 2022年第10期43卷 4419-4429页

作者：嵇晓燕侯欢欢王姗姗杨凯中国环境监测总站北京100012 科邦检测集团有限公司北京100084 江苏省环境监测中心南京210019

采用2012~2020年国家地表水环境质量监测网839个可比断面(点位)数据分析了9年间地表水环境质量变化特征.结果表明,全国地表水环境质量持续改善,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例稳步上升,劣Ⅴ类比例持续下降;主要污染指标氨氮、总磷和高锰酸盐指数... 详细信息

采用2012~2020年国家地表水环境质量监测网839个可比断面(点位)数据分析了9年间地表水环境质量变化特征.结果表明,全国地表水环境质量持续改善,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例稳步上升,劣Ⅴ类比例持续下降;主要污染指标氨氮、总磷和高锰酸盐指数的年均值均呈逐年下降趋势,2020年比2012年分别下降75.9%、 48.2%和17.5%.广西、海南和宁夏Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例保持100%,湖北和江西呈逐年下降趋势,其余省份均呈逐年上升趋势;广西、海南、宁夏、湖南和福建劣Ⅴ类水质断面比例保持为0,其余省份均呈逐年下降趋势;广西、江西的总磷和湖北、海南、辽宁的高锰酸盐指数呈逐年上升趋势,其余省份主要污染指标年均值均呈不同程度下降.十大流域主要江河Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例均呈波动上升趋势;劣Ⅴ类比例除浙闽片河流一直为0以外,其余流域均呈波动下降趋势;主要污染指标年均值均呈不同程度下降. 2020年,32个重要湖泊中53%处于富营养状态,与2012年相比增加了12个百分点.总体来看,9年间全国地表水水质普遍好转,尤其是“十三五”以来,水污染防治工作取得显著成效,但各省、各流域之间具有差异性,水资源分布不均,水质改善存在不平衡性和不协调性,湖库富营养化趋势不容乐观.未来应统筹水资源、水环境和水生态,在地表水的精准治污和生态修复上着重发力.

关键词：地表水水质评价十大流域 Spearman秩相关系数法富营养状态

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太湖水-气界面CO_2交换通量观测研究

环境科学 2006年第8期27卷 1479-1486页

作者：嵇晓燕崔广柏杨龙元王跃思河海大学水资源环境学院南京210024 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大气物理研究所北京100029

基于2003—01～2005—06利用静态箱法对太湖水-气界面CO2交换通量的观测，对太湖水一气界面交换通量的变化特征进行了分析研究．结果表明：太湖水-气界面CO2交换通量存在明显的日变化，春、夏、秋、冬4季日平均通量分别为一0．79mg／（... 详细信息

基于2003—01～2005—06利用静态箱法对太湖水-气界面CO2交换通量的观测，对太湖水一气界面交换通量的变化特征进行了分析研究．结果表明：太湖水-气界面CO2交换通量存在明显的日变化，春、夏、秋、冬4季日平均通量分别为一0．79mg／（m^2·h）、-4．89mg／（m^2·h）、-4．06mg／（m^2·h）和-2．56mg／（m^2·h），太湖均是CO2的汇，一般污染越重的区域，CO2通量值越大，藻型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化不明显，草型湖区水-气界面CO2交换通量季节变化很明显，夏秋季高，冬春季低．CO2通量变化的可能相关因子还有天气情况、太阳辐射、风速及水温、pH、TA、Chla、TC、TN和TP等。

关键词：太湖水-气界面 CO2通量日变化相关因子

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水资源协调管理系统研究

人民黄河 2005年第5期27卷 42-43页

作者：嵇晓燕崔广柏河海大学水资源环境学院江苏南京210098

水资源系统是一个开放的大系统,水资源系统与经济系统及社会系统有着广泛的联系:经济系统影响着水资源的开发程度,决定着水资源的集约利用程度;社会系统决定着水资源的权限关系、影响着水资源开发利用的程度。在新时期、新形势下,要实... 详细信息

水资源系统是一个开放的大系统,水资源系统与经济系统及社会系统有着广泛的联系:经济系统影响着水资源的开发程度,决定着水资源的集约利用程度;社会系统决定着水资源的权限关系、影响着水资源开发利用的程度。在新时期、新形势下,要实现水资源的合理配置、最优利用,必须在强调水资源统一管理的同时,树立水资源协调管理的思想。以水资源系统本体与系统环境、水资源平级子系统、水资源分级子系统为递阶层次,构建了水资源的协调管理模式,对水资源管理机构间的协调关系进行了分析。水资源管理的协调性包括涉水部门与非涉水部门之间、各流域机构之间、流域机构与行政区域管理部门之间、同一行政区域内不同涉水部门之间的协调性。

关键词：水资源和谐性协调管理

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中国地表水氟化物时空分布特征初步研究

地球与环境 2022年第6期50卷 787-796页

作者：嵇晓燕李波杨凯孙宗光中国环境监测总站北京100012 浙江省杭州生态环境监测中心杭州310007

氟是一种常见的化学物质,摄入过多或过少都会造成危害。以2020年国家地表水环境质量监测网监测数据进行分析,氟化物年均浓度介于0.016~4.448 mg/L之间,满足地表水Ⅲ类水质标准(<1.0 mg/L)断面数占97.7%。淮河流域地表水氟化物平均浓度为... 详细信息

氟是一种常见的化学物质,摄入过多或过少都会造成危害。以2020年国家地表水环境质量监测网监测数据进行分析,氟化物年均浓度介于0.016~4.448 mg/L之间,满足地表水Ⅲ类水质标准(<1.0 mg/L)断面数占97.7%。淮河流域地表水氟化物平均浓度为0.610 mg/L,为各流域中最高;西南诸河地表水氟化物平均浓度为0.190 mg/L,为各流域中最低。长江、珠江流域月度波动幅度较小,西北诸河、辽河流域月度波动幅度较大。影响地表水氟化物浓度水平的主要因素包括高氟地质背景、地下水流动补充、有利于氟富集的地形地貌和气候气象等自然条件,以及工农业污染和污染治理设施不完善等人为原因。

关键词：地表水氟化物时空分布浓度影响因素

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城市地表水环境质量排名方法研究

中国环境监测 2016年第4期32卷 54-57页

作者：嵇晓燕孙宗光陈亚男中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室北京100012

基于现行的国家水环境质量评价标准和方法,研究建立了综合反映城市地表水环境质量的城市水质指数CWQI。方法具有普适性、可操作性和可比性,可用于城市地表水环境质量排名。应用于长三角经济圈、珠三角经济圈和京津冀经济圈的相关城市进... 详细信息

基于现行的国家水环境质量评价标准和方法,研究建立了综合反映城市地表水环境质量的城市水质指数CWQI。方法具有普适性、可操作性和可比性,可用于城市地表水环境质量排名。应用于长三角经济圈、珠三角经济圈和京津冀经济圈的相关城市进行排名测算,3个经济圈的城市水质指数呈现不同的分布规律,总体来说长三角经济圈的城市地表水环境质量优于珠三角经济圈和京津冀经济圈。

关键词：城市地表水环境质量

2016—2020年中国地表水中总氮浓度时空变化特征分析

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生态环境学报 2022年第6期31卷 1184-1192页

作者：嵇晓燕王姗姗杨凯任蓓中国环境监测总站北京100020 江苏省环境监测中心江苏南京210019

地表水中总氮是影响水生态环境状况的重要因素,总氮浓度升高会导致水体富营养化、赤潮等现象,危害水生生物甚至人体健康。为分析近年来全国地表水中总氮浓度时空变化特征,为水污染防治中总氮污染治理的决策和部署提供依据和支撑,基于国... 详细信息

地表水中总氮是影响水生态环境状况的重要因素,总氮浓度升高会导致水体富营养化、赤潮等现象,危害水生生物甚至人体健康。为分析近年来全国地表水中总氮浓度时空变化特征,为水污染防治中总氮污染治理的决策和部署提供依据和支撑,基于国家地表水环境质量监测网总氮监测结果,以《地表水环境质量标准》和《地表水环境质量评价办法(试行)》为评价依据,结合皮尔逊相关系数法,系统分析了中国2016—2020年(“十三五”时期)地表水中总氮浓度的时间变化趋势和空间分布特征。2016—2020年,全国地表水、河流与湖库总氮质量浓度范围分别在2.54—3.00、2.72—3.23和1.19—1.31 mg·L^(−1),河流总氮浓度远高于湖库。从时间变化来看,全国地表水总氮浓度年际变化呈现先升后降的趋势,总氮浓度月际变化具有季节性特征,春季与冬季较高,夏季与秋季相对较低。从流域分布来看,各流域总氮浓度由高到低为海河>黄河>辽河>淮河>珠江>浙闽片>长江>松花江>西北>西南;湖区总氮浓度由高到低为云贵>东部平原>蒙新>东北>青藏高原;海河、辽河、黄河和淮河流域总氮质量浓度较高,均在3.00 mg·L^(−1)以上;珠江、浙闽片、长江和松花江流域总氮年均值在2.00 mg·L^(−1)附近波动;西北诸河和西南诸河总氮质量浓度较低,分别为1.39 mg·L^(−1)和1.23 mg·L^(−1)。此外,入湖河流与对应湖库总氮浓度相关性较强;入湖河流与入海河流总氮年均值分别达到或超过4.00 mg·L^(−1)与2.00 mg·L^(−1),均远高于汇入的湖体与海区,对湖体和海区的水质产生重要影响,因此入湖河流和入海河流的控氮措施对于防控或缓解湖体和海区的氮素负荷及富营养化具有重要意义。

关键词：总氮富营养化流域入湖河流入海河流湖库

基于MSLSTM-DA模型的水质自动监测异常数据报警

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中国环境科学 2022年第4期42卷 1877-1883页

作者：嵇晓燕姚志鹏杨凯陈亚男王正安新国中国环境监测总站北京100012 北京金水永利科技有限公司北京100012

提出一种基于多元堆叠长短时记忆网络-差值分析(MSLSTM-DA)模型对地表水质异常数据进行报警的方法.该方法首先建立MSLSTM模型对水质指标数据进行预测,再基于预测结果的残差分布建立DA模型,并确定各个指标的数据异常阈值,当实测数据与预... 详细信息

提出一种基于多元堆叠长短时记忆网络-差值分析(MSLSTM-DA)模型对地表水质异常数据进行报警的方法.该方法首先建立MSLSTM模型对水质指标数据进行预测,再基于预测结果的残差分布建立DA模型,并确定各个指标的数据异常阈值,当实测数据与预测数据差值大于阈值时进行数据报警.以长江流域监测断面的水质数据进行了方法有效性验证.结果表明,构建的预测模型对5个指标的MAE、MAPE均值比BP神经网络预测模型降低21.0%,17.8%,比LSTM模型降低16.8%,17.9%.皮尔逊系数均值比BP神经网络、LSTM模型的分别高5.9%,4.4%.5个指标共检出水质异常数据37条,其中34条经人工判断确实存在有异常,报警准确率高达91.9%.

关键词：堆叠长短时记忆网络差值分析水质异常报警