水文水资源及水环境分析的若干进展

龙传华

绥中县水资源办公室辽宁省葫芦岛市125200

摘要：随着社会进步与相关技术的发展，水资源环境与水文分析工作取得了一定成果，比如应用神经网络，灰色系统，随机理论，遗传算法等，新的方法与技术应用推动了研究工作发展，也促进了该领域的发展。本文主要分析探讨了水文水资源及水环境的进展情况，以供参阅。

关键词：水文水资源；水环境；进展

1水文水资源的问题

首先体现在资源投入方面，资源投入不足导致工作开展缺乏必要的支持，工作人员积极性无法得到充分调动。而随着研究工作的深入，研究的范围扩大，需要投入的资源量增大。水文与水资源研究工作涉及到的时空跨度大，某些资源问题难以在短时间内有效解决。并且对于某些全球性的问题由于其复杂性，研究工作难度大，而某些问题则没有得到充分的关注。其次，研究工作开展需要大量的资料，而资料的获取除过技术作为核心外，还需要各种先进的设备提供实际的支撑。目前应用于监测工作的设备在性能上落后，并且数量上不足，其大原因主要是过去工作的重心在于经济发展而对环境问题没有足够的重视，长期投入不足导致发展落后，数据获得人工方式，数据结果在准确性方面得不到保障，容易出现错误的同时，工作效率也十分低下。再次，技术与制度不完善，水资源问题日益严峻但是与节约与环境保护的相关制度与技术落后，制度没有持续完善。水资源管理工作主要是对其总量进行控制，而在具体操作过程中又涉及到了监测、模拟与污染治理等多方面的内容，需要制度与技术为其提供必要的支撑，是一项复杂而又系统的工作，制度与技术不够完善与健全导致工作开展缺乏支持。

2水文水资源问题的对策

（1）开展水文研究，建立水文站。为保障城市化快速、稳定的发展，必须对水文问题的相关资料收集并进行研究分析，就必须设立水文站，水文站的设立有利于解决城市的水文问题。水文站的工作主要表现在对降水量、水质以及地下水源进行观测与资料收集，通过观测的结果和收集的相关资料进行研究分析，了解土地利用与城市化径流的相互作用、流域降雨损失量、降水径流关系等。这样可以为城市水务管理服务、水资源灾害来临之前提供准确的水文信息，减少灾难带来的损失。（2）污水的重复利用，减少水资源浪费。城市的污水的重复利用有利于减少水资源的浪费，我国目前的城市污水的处理不集中，重复利用率不高，这样不仅污染了城市的环境，还浪费了大量的水资源，相关部门应加大污水集中处理力度，将污水统一处理并重复利用，工厂的污水不能够直接排入管网污染地下水源，需经过污水处理装置反复处理后，并保证没有污染后才可以排出。（3）研发设备、完善管网，实现污水感应式分类排放。随着科学技术的发展和市政配套设施的加强，应当在污水感应识别方面研发新的专门设备，使其能够通过初步识别按污染程度进行分类：如果污染程度轻，则输入一种管网，在输送过程中经过过滤、沉淀等简单处理即可再次利用；如果污染程度较重，则输入另一种管网，直接进入污水处理厂进行处理。另外，城市化的发展不可避免地要进行大规模的建设，建筑工程在地基开挖时经常会有基坑排水，大量的并未使用的水直接从基坑排入下水管网实在是可惜；还有近些年新兴的净水机，在制造“新鲜活水”的同时产生了大量的“废水”，其实这些所谓的“废水”无毒无害。故应当建设水资源集蓄管网，连同雨水一块收集利用，经过简单处理即可进行使用，提高水资源的利用率。

3水文水资源及水环境分析的若干进展

3.1多种不确定性分析耦合新途径

水文水资源及水环境系统是一个包括随机性、模糊性和灰色性等多种不确定性信息的系统。随机理论、模糊集论和灰色系统具有处理不确定性信息的能力。不确定性分析最初主要采用单一分析途径。事实上,随机性、模糊性和灰色性等多种不确定性共存于水文、水资源及水环境系统之中。为了克服单一的随机分析、模糊分析和灰色分析的不足,出现了将多种不确定性分析相互耦合用于水文水资源及水环境分析的新途径。在贝叶斯定理框架下,分别将先验分布和似然函数考虑成灰色先验分布和模糊似然函数,然后进行耦合,推断出灰色模糊后验分布,并在此基础上进行水文水资源分析决策,这是一种优良的不确定性分析方法。笔者曾提出将概率统计与模糊集理论相结合,用于包括水污染物和大气污染物在内的区域环境Fuzzy-概率综合评价法。作者还将模糊概念引入灰色决策中,应用Fuzzy-Grey耦合决策,对湖泊水质营养状态评价,并将主分量法(PCA)和层次分析法(AHP)相耦合对水质进行评价和分类。

3.2神经网络和遗传算法用于水文水资源及水环境分析计算

神经网络、神经智能和遗传算法是信息处理的优化求解新方法。从上世纪90年代起，国内外出现了将人工神经网络应用于环境科学领域分析研究的热潮。AndrewC.C.将神经网络用于臭氧预测，并与回归预测进行了比较。JaquesR.应用神经网络建立了NOx发射的辨别与控制模型。蔡煜东等提出了径流长期预报的人工神经网络方法，胡明星等提出了基于误差平方和准则与模糊熵准则下的多准则神经网络湖泊水质富营养化评价模型，刘国东等应用BP网络结构模拟了气温和降水变化对流域水资源的影响。作者应用BP网络和新型BP网络建立了水环境质量和湖泊水质富营养化分类、评价、预测和优化的新模型。实践表明：神经网络用于水文水资源及水环境分析具有适应性强、容错性好和简便、实用的特点。遗传算法（GA）是一种基于Darvin进化论和Mendel,遗传学机理的一种处理复杂问题的全局优化搜索新算法，特别适用于参数寻优。国外已将这一方法应用于地下水管理的各个领域。刘国东、金菊良等用遗传算法对地下水模型参数进行优化，他们还应用遗传算法优化门限自回归模型参数，进行浅层地下水位预测和对水环境参数进行优化估计。作者在设定了各污染物的“参照值”情况下，用污染指标相对于“参照值”的相对值替代水质污染损害指数公式中的实测值，采用GA对公式中参数优化，得到多种水质污染指标都能适用的水质污染损害指数公式，还采用GA优化得出对多种指标都能通用的富营养化Gadson指数公式。

3.3物元可拓和投影寻踪技术在水文水资源及水环境中的应用

物元可拓是解决不相容问题的一种分析方法。其基本思想是根据事物关于特征的量值来判断事物属于某集合的程度。环境中的多因素问题往往是不相容问题,因而物元可拓的概念和分析方法为水资源及水环境分析计算提供了新的手段和方法。物元可拓最早用于环境灾情评估。随后用物元分析法建立了水质综合评价模型,得到比较合理的结果。投影寻踪(PP)是一种处理高维、非线性、非正态数据信息的一种有效方法。水文水资源及水环境信息具有高维、非线性特征,因而PP应用于该领域是可行的。国外将PP广泛用于模式识别领域。

结束语：

随着人们在生产生活过程中对水资源的过度利用，加上对环境保护不当，使得水文水资源在时空中实现重新分布，并且使得水资源的数量会发生改变，从而对水环境以及生态环境带来严重的影响，因此对其进行研究分析具有重要的意义。

参考文献：

[1]贺超,许斌.水文水资源工作探讨[J].科技创新与应用.2017(29)

[2]姚茂军,陈甫,周红英.水文水资源相关技术性研究[J].城市建设理论研究(电子版).2017(17)

[3]金雷.水文水资源及水环境分析的若干进展[J].科研,2015,(10).