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黄河流域煤矿矿井水综合利用问题分析及管控建议

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环境科学研究 2024年第1期37卷 122-130页

作者：马怡斋王海燕武亚凤乔肖翠李雪何江涛刘琰中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 中国环境科学研究院环境标准研究所北京100012

黄河流域煤炭资源丰富,但水资源匮乏,如何在确保生态环境安全的前提下,最大程度实现煤矿矿井水的综合利用,成为该地区迫切需要解决的热点问题.黄河流域煤矿矿井水的涌水量分布不均,呈南多北少的特征,且水质具有高矿化度、碱性或弱碱性... 详细信息

黄河流域煤炭资源丰富,但水资源匮乏,如何在确保生态环境安全的前提下,最大程度实现煤矿矿井水的综合利用,成为该地区迫切需要解决的热点问题.黄河流域煤矿矿井水的涌水量分布不均,呈南多北少的特征,且水质具有高矿化度、碱性或弱碱性以及高氟化物的特点.结合当前煤矿矿井水主要的综合利用途径,在总结国内外煤矿矿井水排放管控要求的基础上,识别当前制约我国煤矿矿井水综合利用的原因包括外排受较多制约,缺少供水需求,缺少对水质标准、技术规范和政策监管的改善,处理过程中缺乏技术规范化指导以及缺乏鼓励矿井水综合利用的措施等.针对以上问题,从实事求是地制订煤矿矿井水外排的管理要求、科学制订基于不同利用途径的煤矿矿井水综合利用水质标准、加强煤矿矿井水处理技术的推荐和引导以及建立多部门协作机制等方面,提出提高黄河流域煤矿矿井水综合利用率的建议,以期为合理利用水资源、确保生态环境安全、促进黄河流域高质量发展提供支撑.

关键词：煤矿矿井水水质水量特征综合利用排放要求管控建议

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基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法

水资源保护 2024年第1期40卷 71-78页

作者：崔豪江善虎任立良朱永卫杜树平严登华河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河... 详细信息

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河流域非平稳水文干旱实例评估结果表明:黄河流域花园口站径流序列呈现出明显的非平稳特征,径流量1961—2020年发生显著下降,并在1990年发生突变;基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法能够更好地对径流数据进行非平稳概率分布拟合;对于历史干旱事件的识别,NSRI识别的干旱过程与实际更加接近,NSRI比标准化径流指数(SRI)识别效果更好,可以更好地反映变化环境下的水文干旱演变趋势。

关键词：标准化径流指数自然-社会系统 GAMLSS模型非平稳四元驱动

3种机器学习模型在地下水位动态模拟中的效果比较

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环境工程学报 2024年第5期18卷 1406-1414页

作者：郭敏丽刘天航毕二平胡晓斌肖颖胡远航刘春时北京市水科学技术研究院北京100048 中国农业大学人文与发展学院北京100083 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 北京市水资源调度管理事务中心北京100195

为及时准确模拟区域地下水位动态变化,采用机器学习算法,在参数训练与特征子集参数筛选基础上,构建了基于极限学习机(ELM模型)、非线性自回归神经网络(NARX模型)和随机森林(RF模型)3种机器学习模型,对密怀顺区域地下水位动态变化进行了... 详细信息

为及时准确模拟区域地下水位动态变化,采用机器学习算法,在参数训练与特征子集参数筛选基础上,构建了基于极限学习机(ELM模型)、非线性自回归神经网络(NARX模型)和随机森林(RF模型)3种机器学习模型,对密怀顺区域地下水位动态变化进行了模拟,结果表明:3种机器学习模型在密怀顺区域地下水位动态模拟精度大小顺序为RF模型>NARX模型>ELM模型,与ELM模型相比,NARX模型和RF模型更适用于密怀顺区域地下水位动态模拟。地下水位动态变化模式分为波动上升型和稳定上升型2种类型,NARX模型适用于模拟地下水位变化呈波动上升型的监测井,RF模型适用于模拟地下水位变化呈稳定上升型的监测井。研究成果可为机器学习模型在地下水位分析中的应用提供方法参考。

关键词：机器学习模型地下水位动态模拟模型效果比较

阳澄湖入湖河道分类、污染特征分析及治理策略

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湖泊科学 2024年第3期36卷 741-755页

作者：刘帅谢茂嵘吕文宋娜杨惠杨文晶姜宇白瑞泉沈逸史书杨金艳江苏省水文水资源勘测局苏州分局苏州215011 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流... 详细信息

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流向为出湖,工程建成后,通过Pearson相关分析证实了其流向与七浦塘引水时的水力关系,因此白曲港被选为主要入湖河道。采用距平系数法、系统聚类法和物元分析法将阳澄湖主要入湖河道分为3个类别:第1类别包括白荡、蠡塘河、北河泾、永昌泾4条河道,第2类别包括渭泾塘、界泾和施家斗港3条河道,第3类别包括南消泾、七浦塘和白曲港3条河道。使用因子分析法进行因子分析,第1类别河道的因子为高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_(3)-N)、溶解氧(DO)和总磷(TP),第2类别河道的污染因子为NH_(3)-N、总氮(TN)、pH、TP和DO,第3类别河道的污染因子为pH、TP、TN和DO。通过对上游河道水质情况分析、文件研究以及实地调查等方式得出第1类别河道区域的污染源主要为工业污染源和生活污染源,第2类别河道区域污染源主要为工业污染源与种植业污染源,第3类别河道污染源主要为陆地水产养殖污染源与种植业污染源。针对总体污染源情况,建议通过控制点源污染、削减面源污染、增强上游河道治理、开展生态治理修复以及加强巡查监管等方式对各类别河道区域进行针对性治理,以提高入湖河道水质,为阳澄湖的系统性和整体性治理打好基础。

关键词：阳澄湖入湖河道系统聚类物元分析因子分析污染源河道治理

地下水位机器学习模型中的特征筛选及应用效果分析

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水资源保护 2024年

作者：郭敏丽刘天航毕二平胡晓斌肖颖刘春时北京市水科学技术研究院中国农业大学人文与发展学院中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京市水资源调度管理事务中心

特征筛选是地下水位机器学习模型构建中十分重要的环节，有效的特征筛选可以极大地提高模型模拟精度或运行效率。为提高模型模拟效果，采用偏相关分析方法、皮尔逊相关系数法、最大相关-最小冗余算法（mRMR法）和随机森林法等，对构建... 详细信息

特征筛选是地下水位机器学习模型构建中十分重要的环节，有效的特征筛选可以极大地提高模型模拟精度或运行效率。为提高模型模拟效果，采用偏相关分析方法、皮尔逊相关系数法、最大相关-最小冗余算法（mRMR法）和随机森林法等，对构建的密怀顺区域3种地下水位机器学习模型的输入参数进行特征筛选，并对参数特征筛选前后的模型模拟效果进行比较。结果显示：不同参数适合不同的特征筛选方法，地下水位及滞后值特征参数可由偏相关系数法获取，人工回补量及滞后量、降水量及滞后量特征参数需由mRMR法和随机森林法联合确定，其中mRMR法侧重于降水量及滞后量的筛选，随机森林法法侧重于人工回补量及滞后量数据的筛选；特征筛选有效提高了ELM模型和RF模型的模拟精度，提升了NARX模型运行速度。应用经过特征筛选后的参数进行模拟，ELM模型的ERMSE、ENSE和R2分别提升了63%、98%和45%，RF模型的ERMSE、ENSE和R2分别提升了49%、6%和2%，NARX模型运行速度提升了11倍。研究成果可为地下水位机器学习模型构建中的特征筛选提供方法参考。

关键词：地下水位机器学习模型特征筛选应用效果

黄河中游地区水-能-粮-碳纽带关系模拟与韧性调控

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2024年第6期45卷 9-19页

作者：赵含李占玲王红瑞刘艺欣李敏中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 北京师范大学水科学研究院北京100875

水资源、能源、粮食和碳排放等对区域发展水平和生态环境质量有重要影响,其相互作用构成了复杂的纽带关系,对于区域绿色协调发展至关重要。以黄河中游地区为研究对象,采用系统动力学来探索水-能-粮-碳的关联模式,根据1999—2019年黄河... 详细信息

水资源、能源、粮食和碳排放等对区域发展水平和生态环境质量有重要影响,其相互作用构成了复杂的纽带关系,对于区域绿色协调发展至关重要。以黄河中游地区为研究对象,采用系统动力学来探索水-能-粮-碳的关联模式,根据1999—2019年黄河中游地区的水资源、能源、粮食、碳排放现状的基础数据梳理这4个子系统的耦合关系,并对其未来30年的发展变化进行仿真模拟,从抵抗性、恢复性和适应性3个方面构建韧性评价指标体系来评价整个系统。研究结果表明:①在常规发展模式下,预计2050年水资源及粮食不会出现明显的供需缺口,而能源消费缺口会随着社会经济的发展越变越大。②每个情景的3个分数都存在差异,其中多子系统优先发展的情景在抵抗性、适应性及恢复性3个方面的表现均优于其他情景。③情景11的4个子系统都优先发展时及情景10的能源、粮食及社会经济子系统优先发展时,韧性指数从2020—2050年整体是最高的;情景11的碳排放量最低,水资源、能源及粮食供需指数都相对较高,因此情景11为最优发展模式。

关键词：水-能-粮-碳纽带关系系统动力学模型韧性调控

基于多元分析的某地区垃圾填埋场地下水生态环境风险定量评价

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现代地质 2024年第3期38卷 734-743页

作者：龚莉史浙明张宗文丁贞玉韩琳琳解子轩程天威张媛中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083 生态环境部环境规划院北京100041

随着城市化进程加快,城市生活垃圾的产量不断增加,许多城市形成了大量非正规垃圾填埋场,这类填埋场缺少防渗装置,产出的渗滤液对填埋场及其附近地下水、土壤等造成潜在污染风险。科学地评估此类垃圾填埋场的环境风险,对分类管理和治理... 详细信息

随着城市化进程加快,城市生活垃圾的产量不断增加,许多城市形成了大量非正规垃圾填埋场,这类填埋场缺少防渗装置,产出的渗滤液对填埋场及其附近地下水、土壤等造成潜在污染风险。科学地评估此类垃圾填埋场的环境风险,对分类管理和治理垃圾填埋场以及科学地进行地下水污染防治具有重要意义。本文综合运用DRASTIC模型、层次分析法、聚类分析法等进行生态环境风险指标体系构建,以某地区14个垃圾填埋场为研究对象,评价其地下水生态环境风险。在评价过程中,主要考虑填埋场现状、填埋场的危险性、包气带的抗污能力、含水层脆弱性4个方面,依次对已选取的填埋场大小、实际填埋量、包气带黏性土层厚度等21个指标进行评价分级。结果显示,2号填埋场风险得分最低,为4.13分,5号填埋场风险得分最高,为7.95分,将填埋场评价得分进行分类后得到,3个垃圾填埋场风险指数为低风险,6个垃圾填埋场风险指数为中风险,5个垃圾填埋场风险指数为高风险。上述成果与前期专家打分评估的结果基本一致。本文提出的方法对于垃圾填埋场地下水污染风险具有参考意义,本研究成果对重点污染源风险的定量评价及科学管控也具有重要参考价值。

关键词：垃圾填埋场地下水污染风险评估渗滤液层次分析法

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地下水系统中的新污染物

水文地质工程地质 2024年第2期51卷 1-2页

作者：刘菲中国地质大学(北京)水资源与环境学院

新污染物是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境或人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质,相对传统已经被监管的污染物而言较“新”。据生态环境部的报道,目前国际上被广泛关注... 详细信息

新污染物是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境或人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质,相对传统已经被监管的污染物而言较“新”。据生态环境部的报道,目前国际上被广泛关注的新污染物主要分为4大类:抗生素、内分泌干扰物、微塑料及持久性有机污染物。2022年,国务院办公厅印发了《新污染物治理行动方案》,指明了今后新污染物治理的方向。该方案展现了中国积极参与全球环境治理的决心,对建设美丽中国和共建地球生命共同体具有重要意义。

关键词：有毒有害化学物质生态环境持久性有机污染物地下水系统污染物治理人体健康内分泌干扰物微塑料

基于变异特征的10 min～72 h综合暴雨公式研究

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水文 2024年

作者：王东升李伯根杨洋李青李宝芬云南省水文水资源局云南省水文水资源局德宏分局中国水利水电科学研究院云南省水文水资源局昆明分局

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法... 详细信息

为满足变化环境下工程设计对更长历时、更高重现期极端暴雨设计需求，以云南省不同典型区域长系列短历时年最大降水量为资料，分析了设计暴雨时程分布变异特征，提出了四参数、两变量指数函数形式综合暴雨概化公式，明确了参数推求方法，并进行了精度评定。结果表明：（1）提出的指数函数综合暴雨概化公式可简化暴雨公式推求过程，满足时长10 min～72 h、重现期2～100 a一遇设计暴雨计算需要，模拟精度整体优于现行暴雨公式，考虑暴雨变异特征进一步提升了公式精度。（2）建立了云南省8个典型区域10 min～72 h分段综合暴雨公式，绝对均方根误差在0.012～0.028 mm/min，相对均方根误差在2.7%～4.4%，合格率100%。

关键词：暴雨变异分析暴雨公式参数确定方法设计暴雨云南省