府河污染因子变化规律及NH4+-N预测模型的研究

摘要

城市内河与人类文明密切相关，对城市社会、经济、环境的协调发展起着至关重要的作用。但随着工业化与城市化的飞速发展，城市内河面临着来自工业、农业、生活等方面的不同程度的污染，造成内河水质日趋恶化，甚至一些内河早已沦为城市的污水排放沟，严重影响城市环境质量及居民身体健康;一些水利工程措施的应用也在一定程度上影响了内河环境。因此，城市内河污染监测与治理迫在眉睫。
　　保定市位于华北平原中部，四季分明，城市周边河流众多，是典型的北方城市。府河是保定市周边重要河流之一，一亩泉河、候河、清水河均为府河支流，其河水水质具有一定代表性;且府河是白洋淀源头之一，其水质直接影响白洋淀，了解府河水质，对今后改善白洋淀水质也具有一定的作用。因此，本文选用府河永华桥至东三环府河桥段作为研究对象，进行城市内河河水水质的检测，并根据检测结果制作出污染因子变化曲线及水质预测模型，对今后精确预测府河河水水质具有重要指导意义，对预测相同类型城市内河水质具有一定的参考价值。
　　笔者于2013年7月～9月选取了府河永华桥至东三环府河桥段共8个检测点对府河河水进行了CODCr、NH4+-N、TN、TP及浮游动物的检测，并根据检测结果制作出污染因子变化曲线。检测表明，在一般情况下，府河水质范围CODCr在20～60mg/L，NH4+-N在10～24mg/L，TN在8～28mg/L，TP在0.8～3.6mg/L。河水水质从上游至下游，由于排污口、水闸、河流自净能力等综合因素的共同作用下，各污染因子变化无特定规律，总体来说以永华桥、南关桥和东三环府河桥水质污染情况较为严重，留守庙桥水质情况较好。各污染因子之间具有一定相关性，一般情况下会同增同减。根据检测结果，结合前人经验，采用GM(1，1)灰色模型建立了NH4+-N的沿程水质预测模型，建立模型的C=0.412.＜0.45，p=1，证明模型合格，预测结果的相对误差较小;采用BP神经网络系统建立NH4+-N的时间水质预测模型，平均相对误差为3.11％，预测结果的相对误差较小。
　　本次府河城区段浮游动物的调查种类包括轮虫、枝角类和桡足类，检出的浮游动物达78个种属，相较其他地区的城市内河流域30～40总种类数的调查数据，府河种属数偏多，以小型浮游动物为主，大型浮游动物的种类数占总体的比例较低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 城市内河概述

1．1．2 国内外研究现状

1．2 地表水水质模型概述

1．2．1 地表水水质模型的发展及分类

1．2．2 机理制水质模型

1．2．3 非机理制水质模型

1．2．4 地表水水质模型的研究展望

1．3 研究目的、方法及主要内容

1．3．1 研究目的及意义

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究内容

1．3．4 技术路线图

第二章 城市内河水质调查与检测

2．1 试验河流背景

2．1．1 保定市水环境概况

2．1．2 试验河段水环境概况

2．2 试验材料及方法

2．2．1 检测方法

2．2．2 主要药品与试剂

2．3 样点布设

2．3．1 布点原则

2．3．2 采样点分布

2．4 内河周边环境调查

2．5 采样与水质检测

2．5．1 样品采集与保存

2．5．2 水质检测

第三章 污染因子连续变化曲线及分析

3．1 污染因子时间变化曲线分析

3．1．1 CODCr连续变化曲线

3．1．2 NH4+-N连续变化曲线

3．1．3 TP连续变化曲线

3．1．4 TN连续变化曲线

3．2 污染因子沿程变化曲线分析

3．3 本章小结

第四章 NH4+-N预测模型的建立

4．1 人工神经网络预测模型

4．1．1 人工神经网络简介

4．1．2 BP神经网络

4．2 GM(1，1)灰色模型

4．2．1 灰色系统理论

4．2．2 GM(1，1)灰色模型

4．3 基于BP神经网络法的NH4+-N时间预测模型的建立

4．3．1 数据归一化处理

4．3．2 样本选择及分配

4．3．3 网络的建立

4．3．4．网络精度检验

4．4 基于GM(1，1)灰色模型法的NH4+-N沿程预测模型的建立

4．4．1 样本选择及分配

4．4．2 GM(1，1)模型建立

4．4．3 网络精度检验

4．5 本章小结

第五章 浮游动物群落结构的研究

5．1 浮游动物多样性分析

5．1．1 浮游动物的种类组成

5．1．2 各类群浮游动物种类数目百分比的比较

5．1．4 多样性指数的变化

5．2 环境因子的影响及相关性分析

5．3 本章小结

第六章 结语

6．1 结论

6．2 不足之处

6．3 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢