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基于loadest模型和M K检验的淮河入洪泽湖氮磷污染通量分析

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环境监测管理与技术 2023年第3期35卷 17-22页

作者：孟凡鈞高月香许广东张毅敏陈婷毛晓文陈菁金有杰河海大学农业科学与工程学院江苏南京211106 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 江苏省水文水资源勘测局宿迁分局江苏宿迁223899 江苏省水文水资源勘测局江苏南京210011 水利部南京水利水文自动化研究所江苏南京210012

基于2015-2020年淮河入洪泽湖断面的水文水质数据,利用loadest模型建立污染物通量与河流流量之间的统计回归模型,并估算淮河入洪泽湖总氮(TN)、总磷(TP)污染物通量。结果表明,2005-2020年间淮河TN、TP年平均输移通量分别为(4730.14±189... 详细信息

基于2015-2020年淮河入洪泽湖断面的水文水质数据,利用loadest模型建立污染物通量与河流流量之间的统计回归模型,并估算淮河入洪泽湖总氮(TN)、总磷(TP)污染物通量。结果表明,2005-2020年间淮河TN、TP年平均输移通量分别为(4730.14±1893.32)t、(257.56±108.53)t;受流量变幅影响,TN、TP输移通量与河流流量均呈极显著性相关关系(p<0.01)。采用M K检验分析发现,研究期间淮河TN和TP的输移通量总体上呈下降趋势,2018年12月后受入湖水量与氮磷浓度双重影响氮磷输移通量下降趋势更为明显。

关键词：总氮总磷输移通量 loadest模型 M K检验淮河洪泽湖

基于统计模型loadest的宝象河污染物通量估算

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应用基础与工程科学学报 2012年第3期20卷 355-366页

作者：李娜盛虎何成杰郭怀成北京大学环境科学与工程学院北京100871

污染物通量的估算是掌握河流输移负荷的简便方法,可为流域总量控制提供科学依据.loadest模型利用连续的水量数据和离散的水质数据,建立污染物通量回归方程,进而估算河流不同时间尺度(日/月/季节/年)下的污染物通量,此外,模型还考虑删失... 详细信息

污染物通量的估算是掌握河流输移负荷的简便方法,可为流域总量控制提供科学依据.loadest模型利用连续的水量数据和离散的水质数据,建立污染物通量回归方程,进而估算河流不同时间尺度(日/月/季节/年)下的污染物通量,此外,模型还考虑删失型水质数据的情况,是估算低频率水质监测河流污染物通量的有效途径.以滇池污染严重的入湖河流—宝象河为例,利用loadest模型建立污染物通量回归方程,进而估算1999—2008年河流的入湖通量和水质情况.结果表明:(1)TP、COD、TSS多年平均入湖通量分别为18.9×103、1374.0×103、5608.6×103kg/年,TN为239.2×103kg/年,其中溶解态氮(NO3--N,NH4+-N)占83.8%;(2)2001年后各污染物年均浓度均超过Ⅳ类水质标准,超标最严重的为TN;(3)丰水期入湖通量占年通量的40%以上,暴雨径流冲刷成为污染物进入河流的主要方式;(4)NH4+-N、TN、TP年和不同季节入湖通量、浓度均呈现显著增加趋势,年增长率达6%以上;COD入湖通量和浓度在1999—2004年呈增加趋势,2005年后呈下降趋势;由于流域开展水土保持治理措施,TSS的入湖通量和浓度均呈下降趋势.

关键词： loadest模型污染物通量删失型数据马斯京根法宝象河

基于loadest和PAG/RNN模型的非点源污染河流营养物负荷量模拟与预测研究

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基于LOADEST和PAG/RNN模型的非点源污染河流营养物负荷量模拟与预...

作者：张柏发浙江大学

学位级别：硕士

汤浦水库作为绍兴市的主要饮用水水源,服务人口近300万人,水库水质优良,但总氮、总磷超标,属于中等营养水平,2010年曾爆发蓝绿藻,为绍兴等城市的生活用水埋下隐患。本文针对汤浦水库流域,基于水库上游河流双江溪与王化溪2009年～2011年... 详细信息

汤浦水库作为绍兴市的主要饮用水水源,服务人口近300万人,水库水质优良,但总氮、总磷超标,属于中等营养水平,2010年曾爆发蓝绿藻,为绍兴等城市的生活用水埋下隐患。本文针对汤浦水库流域,基于水库上游河流双江溪与王化溪2009年～2011年的水文水质监测数据,开展了水源地TN、TP负荷模拟与预测研究。核心内容包括水质指标主成分分析、不同时间尺度下基于loadest模型的TN、TP负荷量模拟和基于PA/GRNN模型的TN、TP逐月负荷量的预测。主要研究结论如下：对水库水质指标进行了主成分分析,结果表明,王化溪、双江溪整体水质前3个主成分的累计方差分别达到77.87%和74.31%,可以解释整体水质变化的大部分原因。水质聚类分析和主成分分析结果表明,流域有明显的枯、丰水期之分,丰水期时农田中的硝态氮通过地表径流和地下水流汇入到河流中造成非点源污染,枯水期时来自生活污染源的氨氮是影响河流水质的主要因素。利用汤浦流域上游双江溪和王化溪2009年～2010年两月一次的水质数据和每日流量数据建立了loadest模型,结果表明,双江溪TN负荷7参数模型、TP负荷6参数模型可获得令人满意的模拟效果,验证期(2011年)TN、TP负荷实测值与模型模拟值之间的R2分别达到了0.98和0.91,Nash-Sutcliffe系数分别达到了0.97和0.92,模拟精准度较高。应用loadest模型模拟结果,分析了双江溪断面2009～2011年TN、TP负荷在不同时间尺度(日／月／季／年)的变化;结果表明,TN、TP负荷最大的月份为3、6、8月份,河流营养物负荷量的主控因子除了降雨径流之外,人类活动(施肥、灌溉)也有重要的影响。通过对双江溪断面逐月流量与loadest模型模拟得到的TN月均浓度进行小波分析,探究了负荷、流量和浓度三者之间的关系,结果表明双江溪流量和TN浓度两者的波动主周期较为接近,但是流量在时域尺度上的波动能量和幅度均远远超过TN浓度的波动,因此TN负荷量的变异(即流量与浓度的乘积)主要取决于流量的剧烈波动,往往掩盖了浓度波动的特征,从而解释了负荷量与流量的相关关系较佳而与浓度的相关关系不太显著的原因。为了进一步研究河流营养物负荷量的预测问题,本研究试图将PA模型与GRNN模型结合在一起,提出河流TN负荷预测的PA/GRNN模型。先将水质时间序列划分为确定性成分和随机性成分,分别运用PA模型和GRNN模型对水质时间序列的确定性周期和随机变化进行预测,再将两者的预测值相加即得到TN、TP逐月负荷量的预测值,与实际值相比较的结果表明,TN、TP月负荷总量预测平均相对误差分别为16.39%、18.20%,结果令人满意。本研究表明,应用PA/GRNN模型进行水质预测,既可以有效地揭示水质时间序列自身的周期变化特性和内部随机变化特征,又有延长预测时长和提高预测精度的良好效果,对于掌握河流未来污染物总量输入,预警水体富营养化问题具有重要的理论和实际意义。

关键词：汤浦水库流域总氮总磷 loadest模型 PA/GRNN模型

loadest污染物负荷估算模型在寒区的适用性研究

同方学位论文库评论

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陕西水利 2018年第5期 77-79,90页

作者：蔡云标新疆哈密水文勘测局新疆哈密839000

对污染物负荷的估算是掌握河流污染物总量输移的简便方法,也可为流域污染物总量控制及模拟提供数据支撑。采用loadest模型利用连续的日流量数据和伊吾河研究区四个汇水口瞬时的总氮及总磷负荷浓度,建立寒区伊吾河流域污染物通量回归方程... 详细信息

对污染物负荷的估算是掌握河流污染物总量输移的简便方法,也可为流域污染物总量控制及模拟提供数据支撑。采用loadest模型利用连续的日流量数据和伊吾河研究区四个汇水口瞬时的总氮及总磷负荷浓度,建立寒区伊吾河流域污染物通量回归方程,对回归方程的有效性进行检验,研究其对寒区月污染物负荷估算的适用性。结果表明:loadest模型优选出的各污染物负荷回归方程比较有效,可以对项目区污染物负荷进行估算,能够较真实的反映伊吾河流域各污染物的入河负荷。

关键词：伊吾河流域 loadest模型瞬时污染物浓度日流量

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深圳河河口近10年典型污染物通量变化研究

北京大学学报（自然科学版） 2020年第3期56卷 460-470页

作者：喻一宋芳赵志杰秦华鹏段余杰姚丽娟王政君北京大学环境科学与工程学院北京100871 北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055 深圳市治理深圳河办公室深圳518026

根据2008-2017年连续水文观测数据和逐月水质监测数据,采用loadest模型模拟估算主要污染物COD、氨氮、总氮和总磷的净通量,得到深圳河河口近10年主要污染物通量的变化规律。结合降水和流域内污水处理厂运行情况,分析影响污染物通量变化... 详细信息

根据2008-2017年连续水文观测数据和逐月水质监测数据,采用loadest模型模拟估算主要污染物COD、氨氮、总氮和总磷的净通量,得到深圳河河口近10年主要污染物通量的变化规律。结合降水和流域内污水处理厂运行情况,分析影响污染物通量变化的自然因素和人为因素,得到以下结论。1)2008-2017年深圳河河口断面各污染物入湾净通量呈现明显的下降趋势,总体水质情况有所好转,但仍未达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中V类水目标要求。2)2008-2017年各污染物净通量的季节性差异逐年变小。3)COD净通量与降雨量的相关性较强,说明其污染来源多为非点源;总氮、氨氮和总磷净通量与降水量的相关性相对较弱,说明其污染来源多为点源。4)污染物净通量与污水处理量明显负相关,说明提高污水处理厂日处理能力和污水出水水质有助于河流水质的改善。

关键词：深圳河河口污染物通量 loadest模型污水处理

典型岩溶地区岩溶泉溶解性碳浓度变化及其通量估算

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环境科学 2018年第11期39卷 4991-4998页

作者：熊佰炼张进忠彭韬郝卓高扬遵义师范学院资源与环境学院遵义563006 中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室北京100101 西南大学资源环境学院重庆400715 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站中国生态系统研究网络普定562100

溶解性无机碳(DIC)和溶解性有机碳(DOC)是岩溶作用、碳汇与碳循环研究的重要指标.为增进对小流域岩溶泉DIC和DOC运移特征的认识,提升离散、有限的水质监测数据条件下碳通量的估算精度,研究了贵州普定陈旗岩溶泉DIC和DOC浓度的变化特征,... 详细信息

溶解性无机碳(DIC)和溶解性有机碳(DOC)是岩溶作用、碳汇与碳循环研究的重要指标.为增进对小流域岩溶泉DIC和DOC运移特征的认识,提升离散、有限的水质监测数据条件下碳通量的估算精度,研究了贵州普定陈旗岩溶泉DIC和DOC浓度的变化特征,采用loadest模型建立了估算DIC和DOC日通量的回归方程,并估算了陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度.结果表明,陈旗岩溶泉DIC和DOC的浓度分别为16. 47～42. 31 mg·L^(-1)和0. 87～6. 89 mg·L^(-1),它们分别随瞬时径流量的增加呈指数减小和增加.从loadest模型构建的回归方程可知,DIC日通量主要受径流量的影响,DOC日通量受径流量和时间的影响;陈旗岩溶泉DIC和DOC的估算通量分别为9 490. 01 kg·a^(-1)和1 704. 87 kg·a^(-1),陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度为3. 40 g·(m^2·a)^(-1). loadest模型是低频率水质监测条件下估算岩溶泉DIC和DOC通量的有效工具.

关键词：岩溶泉溶解性无机碳(DIC) 溶解性有机碳(DOC) loadest模型碳通量

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用loadest模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下loadest模型的负荷估算精度.结果表明:在loadest模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高loadest模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： loadest模型总氮总磷采样情景负荷估算

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基于浓度与流量突变的河流总磷通量估算

农业环境科学学报 2024年第3期43卷 644-653页

作者：黄洁钰庞树江王晓燕首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

为进一步加深对流量与水质浓度突变特征的理解,探究浓度与流量突变点对通量模拟的影响,本研究基于Mann-Kendall突变检验法以及贝叶斯突变点模型,对潮河流域20多年来(1992—2014年)的径流量、总磷(TP)浓度以及二者之间关系进行突变分析,... 详细信息

为进一步加深对流量与水质浓度突变特征的理解,探究浓度与流量突变点对通量模拟的影响,本研究基于Mann-Kendall突变检验法以及贝叶斯突变点模型,对潮河流域20多年来(1992—2014年)的径流量、总磷(TP)浓度以及二者之间关系进行突变分析,并结合loadest模型估算TP通量。结果表明:潮河流域径流、TP浓度整体均呈下降趋势,径流突变点发生于1998年,突变前后的平均流量分别为7.92 m^(3)·s^(-1)和2.86 m^(3)·s^(-1);TP浓度突变点发生于1993年和1996年,1992—1993年、1994—1996年和1997—2014年平均浓度分别为0.08、0.06 mg·L^(-1)和0.03 mg·L^(-1)。TP浓度-流量关系在2004年12月前后发生突变,前后两个阶段的流量阈值分别为2.36 m^(3)·s^(-1)和9.08 m^(3)·s^(-1)。突变点前,TP浓度与流量的关系是典型的流量驱动模式;突变点后二者关系会在高流量情况下转变为稀释主导模式。基于突变点识别的分段建模有助于改善loadest模型的模拟效果,而不同类型突变点各有优势。基于TP浓度突变点的分段模型的整体模拟效果最佳,使纳什系数从0.50提高到0.96;基于浓度-径流关系突变点的模型对关系突变后TP通量的模拟效果最佳,使纳什系数从-0.31提高到0.89。此外本研究讨论了降水及流域管理措施的可能影响。研究表明,进行水质建模及负荷模拟时,考虑水质浓度与流量及其关系的突变可在一定程度上提高模型的适用性。

关键词：突变分析浓度与流量关系总磷 loadest模型潮河

2014-2019年钦江河口典型污染物的入海通量研究

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海洋环境科学 2022年第2期41卷 245-252页

作者：鲁栋梁钟复双杨斌张鹏廖能健北部湾大学广西北部湾海洋灾害研究重点实验室广西钦州535011 广东海洋大学化学与环境学院广东湛江524088

基于2014-2019年钦江入海河口断面流量以及化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)3种典型污染物的浓度,本研究通过loadest模型优化了COD、TN和TP入海通量计算方程,其优化后的判定性系数分别为0.857、0.772和0.717,这说明优化后的方程能... 详细信息

基于2014-2019年钦江入海河口断面流量以及化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)3种典型污染物的浓度,本研究通过loadest模型优化了COD、TN和TP入海通量计算方程,其优化后的判定性系数分别为0.857、0.772和0.717,这说明优化后的方程能够满足钦江河口典型污染物入海通量及水质变化特征的评估。结果表明:(1)2014-2019年,COD、TN和TP无论是浓度还是通量均呈现先升高后降低的变化趋势,TN依然超标严重;(2)COD、TN和TP季节变化特征显著(p<0.01),入海通量干季低于湿季,浓度干季高于湿季,COD和TN的入海通量与降雨量呈极显著相关性(R^(2)=0.897,p<0.01,R^(2)=0.748,p<0.01),COD和TN主要来自非点源,而TP与降雨量呈显著相关性(R^(2)=0.359,p<0.05),TP不仅受非点源影响,也受点源影响,建议加强沿江污水管网和污水处理能力建设。

关键词：典型污染物入海通量 loadest模型钦江河口