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2012—2023年南水北调东线水源区水质演变趋势研究

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：衣鹏纪源钱睿智杨咏梅河海大学水文水资源学院江苏省水文水资源勘测局泰州分局江苏省水文水资源勘测局扬州分局

为全面了解南水北调东线工程通水以来水源区水质状况及其演变趋势，基于水质指数（WQI）评价方法，结合M-K趋势检验、主成分分析方法，对2012—2023年东线水源区6个监测断面水质演变趋势及主要污染成分进行分析，并基于逐步多元线性回... 详细信息

为全面了解南水北调东线工程通水以来水源区水质状况及其演变趋势，基于水质指数（WQI）评价方法，结合M-K趋势检验、主成分分析方法，对2012—2023年东线水源区6个监测断面水质演变趋势及主要污染成分进行分析，并基于逐步多元线性回归分析方法识别影响水源区WQI值的关键指标，构建水质监测指标优化方法，评估此方法应用的可行性。结果表明：WQI年均值总体呈现出上升趋势。2012—2017年，WQI平均值为38.0，水质评价状况“较差”；2017年后，WQI平均值为67.4，水质明显提升并持续处于“良好”等级。水源区水体污染物类型主要为有机物质和氮磷营养盐，农业种植产生的农业面源污染、工业废水以及未经处理的生活污水的直接排放造成的点源污染是污染物的主要来源，加强点源、面源污染防治是解决水源区水环境问题的根本途径。选取TP、CODMn、DO、NH4+-N和BOD55个关键指标构建WQImin模型，该模型表现出较好地水质评价性能，有助于节约监测成本和提升评价效率。

关键词：水质评价水质指数法逐步多元线性回归江都区

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阳澄西湖入湖污染物通量与滞留率研究

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水利水电科技进展 2025年第2期45卷 63-68页

作者：杨文晶吕文刘帅杨金艳谢茂嵘孙瑞瑞谈剑宏姜宇王杰江苏省水文水资源勘测局苏州分局江苏苏州215011 江苏省水文水资源勘测局盐城分局江苏盐城224001

基于2007—2019年阳澄西湖逐月水质水量同步监测数据,定量分析了阳澄西湖入湖污染物通量时空变化特征和污染物通量滞留率。结果表明:阳澄西湖入湖污染物通量年内分布不均,在水量差异较大时更易受水量影响;多年来各项入湖污染物通量整体... 详细信息

基于2007—2019年阳澄西湖逐月水质水量同步监测数据,定量分析了阳澄西湖入湖污染物通量时空变化特征和污染物通量滞留率。结果表明:阳澄西湖入湖污染物通量年内分布不均,在水量差异较大时更易受水量影响;多年来各项入湖污染物通量整体呈下降趋势,降幅从大到小依次为氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数;8条主要入湖河道中白荡的入湖污染物贡献率最大,其次是蠡塘河和界泾河;空间分布上阳澄西湖南部入湖污染物通量最大,其次是北部和中部;2019年阳澄西湖污染物滞留率从大到小依次为氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数,一半以上的入湖污染物量继续汇入中湖。建议重点关注主要污染物汇入区白荡和蠡塘河,加强对周边污染源的控制与综合治理。

关键词：污染物通量污染物滞留率入湖河道水量时空变化阳澄西湖

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2012—2023年南水北调东线水源区水质演变趋势

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河海大学学报(自然科学版) 2025年第3期53卷 40-49页

作者：衣鹏纪源钱睿智杨咏梅河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏省水文水资源勘测局泰州分局江苏泰州225300 江苏省水文水资源勘测局扬州分局江苏扬州225007

为全面了解南水北调东线工程通水以来水源区水质状况及其演变趋势,基于水质指数(WQI)评价法,结合Mann-Kendall趋势检验法和主成分分析法,对2012—2023年东线工程水源区6个监测断面水质演变趋势及主要污染成分进行分析,并基于逐步多元线... 详细信息

为全面了解南水北调东线工程通水以来水源区水质状况及其演变趋势,基于水质指数(WQI)评价法,结合Mann-Kendall趋势检验法和主成分分析法,对2012—2023年东线工程水源区6个监测断面水质演变趋势及主要污染成分进行分析,并基于逐步多元线性回归分析方法识别了影响水源区WQI的关键指标,构建了最小水质指数模型,同时采用2023年WQI数据评估了该模型的应用可行性。结果表明:WQI年均值总体呈现增大趋势,2012—2017年WQI平均值为38.0,水质评价等级为较差,2018—2023年WQI平均值为67.4,水质明显提升并持续处于良好等级;水源区水体污染物类型主要为有机物质和氮磷营养盐,农业种植产生的农业面源污染、工业废水以及未经处理的生活污水的直接排放造成的点源污染是污染物的主要来源,加强点源、面源污染防治是解决水源区水环境问题的根本途径;最小水质指数模型具有较好的水质评价性能,有助于节约监测成本和提升评价效率。

关键词：水质评价水质指数评价法逐步多元线性回归南水北调东线工程水源区江都区

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基于马斯京根参数K、X的等效河道计算方法研究

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水利学报 2023年第10期54卷 1257-1265页

作者：王船海俞悦吴金宁陈钢马腾飞曾贤敏河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水文水资源国家重点实验室江苏南京210098 江苏省水文水资源勘测局常州分局江苏常州213022

河道汇流演算本质上属于水力学问题,为了简便计算发展了一系列的水文学方法,马斯京根法便是其中最经典的方法之一。本文基于马斯京根法中的参数K、X,与特征河长相结合,构建了不同类型的等效河道(矩形、抛物线型)断面下河宽、河道比降和... 详细信息

河道汇流演算本质上属于水力学问题,为了简便计算发展了一系列的水文学方法,马斯京根法便是其中最经典的方法之一。本文基于马斯京根法中的参数K、X,与特征河长相结合,构建了不同类型的等效河道(矩形、抛物线型)断面下河宽、河道比降和最大水深的计算公式,并在实例中模拟出河道各断面不同时刻的水位、流速、流量等信息。通过在实际河道中验证,结果表明,该方法实现了河道大断面资料的扩充,且具有较高的精度,改进了传统的水文学河道汇流计算模式。该方法将传统水文方法与水动力方法结合起来,有利于实现少资料地区水位、流速过程模拟,为传统的马斯京根法转换为水动力模型计算提供新方法。

关键词：马斯京根参数河道汇流等效河道水文水动力

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基于PSO-LSTM模型的平原河网汛期水位预测

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水利水电科技进展 2024年第6期44卷 64-70页

作者：郭明辰张润润闻余华河海大学水文水资源学院江苏南京210098 江苏省水文水资源勘测局江苏南京210029

基于水位、流量、降水量长序列数据资料,构建了采用粒子群优化(PSO)算法进行超参数寻优的长短期记忆(LSTM)神经网络模型(PSO-LSTM模型),对位于江南运河苏州吴江段平原河网中心的平望站的汛期水位进行了预见期为1~3 d的短期预报,并与基于... 详细信息

基于水位、流量、降水量长序列数据资料,构建了采用粒子群优化(PSO)算法进行超参数寻优的长短期记忆(LSTM)神经网络模型(PSO-LSTM模型),对位于江南运河苏州吴江段平原河网中心的平望站的汛期水位进行了预见期为1~3 d的短期预报,并与基于PSO算法的支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、卷积神经网络(CNN)以及门控循环单元(GRU)模型的水位预测结果进行了对比,同时探究了水利工程对水位预报精度的影响。结果表明:对于预见期为1~3 d的短期预报,PSO-LSTM模型具有较高的预测精度,但随着预见期的增长,预测精度逐渐降低;相较于PSO-SVM、PSO-RF、PSO-CNN和PSO-GRU模型,PSO-LSTM模型的平均绝对百分比误差更低,预测效果更好;PSO-LSTM模型能够较有效地进行汛期平原河网的水位预测,且加入水利工程等人工调控影响因素能够提升水位预测效果。

关键词：汛期水位预测粒子群算法长短期记忆机器学习平原河网

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太湖平原高度城镇化下降雨特征时空变化研究

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湖泊科学 2022年第6期34卷 2134-2143页

作者：于志慧刘鹏飞何玉秀许有鹏任晓东朱立国徐兴南京大学南京210023 江苏省水文水资源勘测局苏州分局苏州215011 江苏省水文水资源勘测局无锡分局无锡214000

随着人类活动和气候变化影响的加剧,降雨特征变化引发的洪水问题日益突出,探讨其时空演变特征对保障高度城镇化地区洪涝安全有较大理论和实际意义.本研究以高度城镇化的太湖平原地区为例,选取降雨强度、降雨历时、降雨集中程度和降雨峰... 详细信息

随着人类活动和气候变化影响的加剧,降雨特征变化引发的洪水问题日益突出,探讨其时空演变特征对保障高度城镇化地区洪涝安全有较大理论和实际意义.本研究以高度城镇化的太湖平原地区为例,选取降雨强度、降雨历时、降雨集中程度和降雨峰值程度为降雨类型特征指标,以高分辨率短历时加权集合降水资料MSWEP(multi-source weighted-ensemble precipitation)为基础探讨了快速城市化发展下(1979—2016年)不同降雨历时—强度—类型的时空演变规律及其演变机制.研究结果表明:(1)研究区的降雨频次呈现出强度小、历时短、雨量集中于中期和高峰型降雨发生的频次高的特征;同时历时较短、集中于前期和后期的降雨频次趋于增加,而历时较长、集中于中期且中峰型降雨的频次趋于减少.(2)城镇化对降雨雨型的影响分析发现,高城镇化水平地区较低城镇化水平地区的降雨量更大,其中降雨强度大于25 mm/d的大雨和暴雨事件更易发生;并且更倾向于发生前期型和高峰型的极端分布降雨.随着城镇化发展研究区更易于遭受因降雨量过于集中而导致的雨涝灾害.

关键词： MSWEP降水资料降雨雨型城镇化太湖平原地区

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基于SSA-BP-SVM模型的云龙湖水质反演研究

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南京信息工程大学学报 2024年第2期16卷 279-290页

作者：任中杰江苏省水文水资源勘测局徐州分局徐州221006

利用遥感技术进行水质监测,全面地掌握水质分布情况对水环境保护具有重要意义.水质参数与地表反射率并非简单的线性关系,BP神经网络和支持向量机(SVM),因其非线性模拟的特点,被广泛应用于水质反演.传统BP神经网络存在收敛缓慢、容易陷... 详细信息

利用遥感技术进行水质监测,全面地掌握水质分布情况对水环境保护具有重要意义.水质参数与地表反射率并非简单的线性关系,BP神经网络和支持向量机(SVM),因其非线性模拟的特点,被广泛应用于水质反演.传统BP神经网络存在收敛缓慢、容易陷入局部最优的问题;SVM虽然具有很好的拟合能力,但受惩罚系数及核函数参数影响较大.以云龙湖为研究区域,利用Sentinel-2影像和实测数据,针对重要水质参数电导率和浊度,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络及SVM的水质反演耦合模型,利用SSA对BP神经网络及SVM进行参数寻优,基于验证集MAE计算模型权重,对SSA-BP、SSA-SVM模型测试组输出层加权计算后获得最终反演结果.与BPNN、SVM、SSA-BP、SSA-SVM模型对比,结果表明:(1)Sentinel-2影像对电导率及浊度的敏感波段均为可见光及短波红外波段;(2)SSA-BP-SVM水质反演耦合模型精度更高,电导率及浊度反演模型R 2分别为0.92、0.89;(3)云龙湖具有典型的城市水体特征,电导率受上游南望净水厂排水影响较大,浊度受社会生产活动带来的颗粒污染物影响较大.基于Sentinel-2影像利用SSA-BP-SVM模型进行水质反演具有较好的应用潜力,能够为云龙湖水质监测以及制定保护措施提供一定的技术支撑.

关键词： BP神经网络支持向量机麻雀搜索算法电导率浊度

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长江下游洪水遭遇风险分析

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水利水电科技进展 2025年

作者：卞佳琪史常乐何琦曹双李明生韦立新吴张勇长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局

为进一步研究长江下游干流与鄱阳湖洪水遭遇的特征，本文基于长江下游干流重要水文站（九江站、大通站）以及鄱阳湖入汇控制站（湖口站）的1950-2023年流量序列，采用有序聚类分析法识别了长江下游的年径流总量、年最大洪峰流量突变点（... 详细信息

为进一步研究长江下游干流与鄱阳湖洪水遭遇的特征，本文基于长江下游干流重要水文站（九江站、大通站）以及鄱阳湖入汇控制站（湖口站）的1950-2023年流量序列，采用有序聚类分析法识别了长江下游的年径流总量、年最大洪峰流量突变点（2003年）。以年最大洪峰流量、年最大7d洪量、年最大15d洪量作为年最大洪水的特征参数，采用混合Von Mises分布分别拟合了三站的年最大洪水发生时间边缘分布，采用P-Ⅲ分布分别拟合三站的年最大洪水量级边缘分布，并采用二维Archimedean Copula函数构建了长江下游二维年最大洪水发生时间联合分布、量级联合分布，依此分析了三峡蓄水前后长江下游的洪水发生时间、量级的遭遇风险以及变化特征。结果表明：三峡蓄水后长江下游年最大洪水时间遭遇风险有增有降，当前湖口与长江干流的九江、大通的洪水时间遭遇风险于6月上旬～7月上旬达到最大，干流九江与大通的洪水时间遭遇风险于6月下旬～7月下旬达到最大，应予以重点关注。三峡蓄水后任意两站遭遇某量级洪水的风险率有所降低，说明三峡水利枢纽的运用能较好地削减长江下游干流与鄱阳湖年最大洪水量级遭遇的风险，其中九江与大通的年最大洪水量级遭遇的风险削减量最大。研究成果可为长江梯级水库群优化调度、长江下游江湖关系研究、防洪减灾风险分析等提供理论参考。

关键词：洪水遭遇风险 Copula函数长江下游鄱阳湖时间遭遇量级遭遇

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基于深度强化学习的变步长LMS算法

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仪器仪表学报 2025年第2期46卷 70-80页

作者：徐君阳张红梅张坤武汉大学电气与自动化学院武汉430072 长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局上海200136

针对定步长LMS算法在收敛速度和稳态误差之间难以取得平衡的问题以及传统变步长算法对初始参数选择依赖程度高、工作量大且存在主观性的缺陷,提出了一种基于深度强化学习的变步长LMS算法。该算法对初始参数的依赖性小,规避了繁琐的调参... 详细信息

针对定步长LMS算法在收敛速度和稳态误差之间难以取得平衡的问题以及传统变步长算法对初始参数选择依赖程度高、工作量大且存在主观性的缺陷,提出了一种基于深度强化学习的变步长LMS算法。该算法对初始参数的依赖性小,规避了繁琐的调参流程。首先,构建了一个融合深度强化学习和自适应滤波的算法模型,该模型利用深度强化学习智能体控制步长因子的变化,代替了传统变步长算法中用于步长调整的非线性函数,从而规避了繁琐的实验调参流程,降低了算法使用的复杂性。其次,提出了基于误差的状态奖励和基于步长的动作奖励函数,引入动态奖励与负奖励机制,有效提升算法的收敛速度。此外,设计了基于欠完备编码器的网络结构,提高了强化学习策略的推理能力。通过实验验证,相较于其他较新的变步长算法,所提出的算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差,在不同初始参数下均能快速调整至合理的步长值,减少了实验调参的工作量。将训练完成的网络应用到系统辨识、信号去噪以及截流区龙口水域水位信号的滤波等实际领域中,均取得了良好的性能表现,证明了算法具有一定的泛化能力,并进一步证实了其有效性。

关键词：变步长LMS算法深度强化学习自适应滤波奖励函数

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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

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