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不同离子强度下饱和多孔介质中多分散颗粒沉积特征及数值模拟

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长江科学院院报 2024年

作者：邹志科余蕾李亚龙牛淑瑶乔伟边久长江科学院农业水利研究所河海大学水文水资源学院林周县水利局

多分散颗粒在自然环境中广泛存在，精确预测不利条件下（颗粒-介质表面存在排斥力）多分散颗粒在饱和介质中的运移和沉积至关重要。本文开展了不同离子强度条件下（1 mmol/L、6 mmol/L、20 mmol/L和200 mmol/L）多分散颗粒（0.375～18.... 详细信息

多分散颗粒在自然环境中广泛存在，精确预测不利条件下（颗粒-介质表面存在排斥力）多分散颗粒在饱和介质中的运移和沉积至关重要。本文开展了不同离子强度条件下（1 mmol/L、6 mmol/L、20 mmol/L和200 mmol/L）多分散颗粒（0.375～18.863μm）人工回灌一维砂柱定流量试验，探索不同离子强度下（不利条件和有利条件）下多分散颗粒的沉积特征，耦合不利条件下胶体吸附效率模型与多分散颗粒沉积模型，建立不利条件下多分散颗粒沉积模型并进行相应的数值模拟。物理试验和数值模拟结果表明：相比有利条件，不利条件下微观尺度多分散颗粒的捕获概率由于存在能量势垒而减少了8.5%～67.6%，颗粒粒径越小，颗粒捕获概率的降幅越大；有利条件下颗粒的最终沉积剖面曲线呈现“上陡下缓”的超指数分布，沉积总量随离子强度的增加而增加，16.7%～24.6%沉积总量沉积在砂柱上部，离子强度的降低加剧了沉积剖面“上陡下缓”的非均等分布。

关键词：多分散颗粒不利条件能量势垒吸附效率超指数分布

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基于遗传算法的LID设施优化布设

中国农村水利水电 2024年第5期 105-112,121页

作者：施力铭周悦孙陶然赵超鲁征圣周宏刘俊河海大学水文水资源学院江苏南京210098 宿迁市水利局江苏宿迁223800

在系统化全域推进海绵城市建设的背景下,低影响开发设施布设对城市雨洪过程具有重要影响。以江苏省宜兴市区为研究对象基于暴雨洪水管理模型SWMM建立研究区雨洪模型,考虑以径流总量削减率、悬浮物负荷削减率、生命周期成本、低影响开发... 详细信息

在系统化全域推进海绵城市建设的背景下,低影响开发设施布设对城市雨洪过程具有重要影响。以江苏省宜兴市区为研究对象基于暴雨洪水管理模型SWMM建立研究区雨洪模型,考虑以径流总量削减率、悬浮物负荷削减率、生命周期成本、低影响开发设施占地面积建立综合目标函数,通过权重调整目标参数的优先级,运用遗传算法求解得到不同情景下低影响开发设施的最佳布设方案。结果表明:①在同等权重条件下,生命周期成本对优化计算的影响远大于面积,径流总量削减率与悬浮物负荷削减率影响较小;②位于管道上游的小面积汇水区内低影响开发设施的优化布设易受降雨重现期影响。研究成果可为海绵城市建设中低影响开发设施的优化布设及城市内涝防治研究提供参考。

关键词： LID设施遗传算法 SWMM 成本效益优化布设海绵城市

基于NSGA-Ⅲ的区域水资源多目标优化配置方案决策

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人民黄河 2024年第7期46卷 79-84,153页

作者：袁志朋杨侃陈静钱琳虹李哲东吴佳锋河海大学水文水资源学院江苏南京210098 宜兴市水利局江苏宜兴214000

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... 详细信息

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。

关键词：水资源配置多目标优化 NSGA-Ⅲ算法 TOPSIS法方案决策

重庆市长寿湖水库表层水体重金属时空分布及风险评价

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环境科学 2024年第3期45卷 1428-1438页

作者：张瑞溪刘娅君罗泳楠李杰芹李彩霞李佳佳张成西南大学资源环境学院重庆400715 黄河水利委员会河南水文水资源局郑州450008

为了解重庆市长寿湖水体污染状况和环境风险,采集并分析了不同季节的表层水体重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb)浓度,探究长寿湖重金属时空变化和分布特征,进一步评估其污染水平和健康风险.结果表明,6种重金属均低于《地表水环境质量标准... 详细信息

为了解重庆市长寿湖水体污染状况和环境风险,采集并分析了不同季节的表层水体重金属(Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb)浓度,探究长寿湖重金属时空变化和分布特征,进一步评估其污染水平和健康风险.结果表明,6种重金属均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅰ类标准,但近年来呈现增加趋势,Cu、As和Pb增加趋势显著(P水体Cr和Cd在夏季较高,As和Zn在春季较高,Pb和Cu分别在秋季和冬季较高;在空间上,Cr、As、Cu、Zn和Pb总体在水库南部出水口、西北部龙溪河入水口及水库中部较高,Cd在水库北部的滞水区较高.长寿湖水体重金属整体为低污染水平,水体Cr和Cu存在轻度污染,其他重金属为清洁水平.饮水是水体重金属致癌及非致癌风险的主要暴露途径,水体Cr和As的健康风险值较高,分别为6.2×10^(-10)~3.0×10^(-4)和5.1×10^(-8)~3.9×10^(-5),其对儿童和成人的总健康风险贡献率分别达到87.18%和87.20%(Cr)及12.73%和12.71%(As),对儿童和成人均存在一定的致癌风险.因此,需要重点关注长寿湖水体Cr和Cu的环境风险,以及Cr和As的健康风险,以期为长寿湖水体污染防治及环境质量的改善提供科学依据,合理开发利用水资源.

关键词：长寿湖重金属时空分布风险评价

基于GWO-PSO算法的小尺度地区LID布设优化模型研究

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水利水电技术（中英文） 2024年第3期55卷 90-101页

作者：夏怡杰杨侃夏超石莹洁徐晗羽河海大学水文水资源学院江苏南京210098 无锡市锡山区水利局江苏无锡214000

【目的】海绵城市通过低影响开发(LID)雨水系统来降低降雨相关灾害的影响,合理的LID布设方案是开发效果的决定性因素。【方法】通过耦合暴雨洪水管理模型(SWMM)和灰狼粒子群算法(GWO-PSO),建立了小尺度地区LID优化布设模型。GWO-PSO算... 详细信息

【目的】海绵城市通过低影响开发(LID)雨水系统来降低降雨相关灾害的影响,合理的LID布设方案是开发效果的决定性因素。【方法】通过耦合暴雨洪水管理模型(SWMM)和灰狼粒子群算法(GWO-PSO),建立了小尺度地区LID优化布设模型。GWO-PSO算法中粒子进行了基于社会等级制度的位置策略调整,以此得到更好地寻优性能。模型依据排放口流量,完成参数自动率定,并以洪峰流量为目标,经济成本为约束,求解雨水花园、生物网格、绿色屋顶和透水铺装四种包含相互独立与制约关系的LID设施的优化布设方案。【结果】将该模型应用于某试点小区,在预算182万元的情况下,得到5 a、10 a、20 a和50 a重现期下的布设方案,洪峰削减率分别为61.5%、53.2%、42.4%和31.1%。【结论】结果表明:在小尺度地区进行LID建设时,需要考虑子汇水区面积的影响;对于道路汇水区,需要联系地理位置布设;在低重现期下,各LID设施调控效果均较好,而在高重现期下,绿色屋顶的承受能力最强,且需要更多预算进行削峰。

关键词：海绵城市 GWO-PSO算法 SWMM模型参数率定 LID方案优化降雨

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 383-391页

作者：张靖雨夏小林汪邦稳张世杰陈磊龙昶宇安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院合肥230088 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观... 详细信息

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物(TN、TP、COD)的削减效果。结果表明:林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡(3°)处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。

关键词：植被缓冲带农业面源污染径流泥沙氮磷流失

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山东省城市用水量变化驱动力分析

济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王耀雷陈华伟李福林张舰济南大学水利与环境学院山东省水利科学研究院山东省水资源与水环境重点实验室德州市水利局

为了深入分析不同城市用水量变化驱动力，基于山东省2009—2020年用水指标调查统计数据，运用主成分分析和灰色关联方法揭示全省用水量变化的驱动力。结果表明：城镇化率、工业增加值、人均地区生产总值和第三产业增加值等产业结构指标... 详细信息

为了深入分析不同城市用水量变化驱动力，基于山东省2009—2020年用水指标调查统计数据，运用主成分分析和灰色关联方法揭示全省用水量变化的驱动力。结果表明：城镇化率、工业增加值、人均地区生产总值和第三产业增加值等产业结构指标对山东省用水量的变化影响最大，农作物种植结构是水资源配置优化的重要指标；青岛市的驱动力评分最高，水资源配置情况最好；节水灌溉面积、国有及规模以上工业用水量、城镇居民生活年均用水量和年均气温与农业、工业、生活和生态用水量的灰色关联度分别为0.87、0.73、0.92和0.82，是影响用水量变化的主要驱动因子。

关键词：用水量驱动力主成分分析灰色关联山东省

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水资源集对系统中的对立关系分析

水利学报 2024年第6期55卷 666-674页

作者：金菊良周亮广崔毅汪明武周戎星潘争伟合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学水资源与环境系统工程研究所安徽合肥230009 蚌埠学院土木与水利工程学院安徽蚌埠233030

水资源集对系统中同一项和对立项构成的对立关系是水资源集对分析辩证思维的集中体现,是构建集对系统联系数的基石。通过五种常见对立关系类型的概念解析与其应用之间对应关系的分析,以及面向五类对立关系的水资源集对系统差异项不确定... 详细信息

水资源集对系统中同一项和对立项构成的对立关系是水资源集对分析辩证思维的集中体现,是构建集对系统联系数的基石。通过五种常见对立关系类型的概念解析与其应用之间对应关系的分析,以及面向五类对立关系的水资源集对系统差异项不确定性分析,在对立关系复杂、深刻的涵义方面取得了一些新的认识:在水资源集对系统中常见的反比型、互斥型、正负型、互补型和虚实型对立关系可分别由模糊、随机、涨落、分配和存在型不确定性对应产生并进行分析计算;在集对系统中最基本的对立关系是反比型、互斥型对立关系,对应的模糊性、随机性是事件发生的内容性质、事件发生的结果数量方面的不确定性;差异项不确定性的变化是导致联系数中同异反三类关系变化的原因,是“一分为三”辩证思维的一种典型展开,反映了量变到质变的转化规律;在差异项表征的五类不确定性中最常见的是模糊不确定性,模糊不确定性变量的运算可通过随机模拟技术转化为随机不确定性变量的运算。模糊和随机的不确定性分析分别注重物理内涵解析和数学定量计算,这反映了水资源集对分析学科属于计算思维领域,对进一步推动模糊水文学、随机水文学、水资源集对分析、结构水资源学等学科发展无疑具有明显的启发作用和指导意义。

关键词：水资源集对分析对立关系集对系统联系数不确定性分析辩证思维计算思维

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蚌埠市区水资源规范化管理建设经验总结

水利发展研究 2024年第5期24卷 64-69页

作者：梅海鹏汪智群张可芝吴磊于甜甜安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站) 安徽蚌埠233000 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000 安徽淮河水资源科技有限公司安徽蚌埠233000 蚌埠市水利局安徽蚌埠233040

安徽省蚌埠市属于水资源相对匮乏地区,地表水调蓄能力有限,对淮干过境水量依赖较大,干旱年份水资源供需矛盾突出,亟需采取有效措施,提高当地水资源利用水平。文章分析了蚌埠市区在开展水资源管理规范化建设过程中的做法,总结了在加强水... 详细信息

安徽省蚌埠市属于水资源相对匮乏地区,地表水调蓄能力有限,对淮干过境水量依赖较大,干旱年份水资源供需矛盾突出,亟需采取有效措施,提高当地水资源利用水平。文章分析了蚌埠市区在开展水资源管理规范化建设过程中的做法,总结了在加强水资源管理基础建设、强化水资源刚性约束、严格取用水监管、地下水水位水量双控和水资源管理信息化建设等方面取得的成效和经验。对建立水资源管理规范化长效机制进行了展望。

关键词：淮河流域水资源管理水资源刚性约束用水统计水资源承载力