基于贝叶斯方法的三峡库区水环境质量研究

论文摘要

长江三峡工程是举世瞩目的跨世纪特大型水利工程,在保障防洪安全和综合开发利用方面具有举足轻重的作用。工程的建设对生态与环境的影响一直是国内外专家学者广泛关注的热点之一,因此本文对广泛关注的三峡库区水环境质量状况进行分析研究。本论文主要以三峡蓄水运行3年多的水文水质监测资料为基础,从135m蓄水前后水质参数变化趋势,156m蓄水对坝下游水质影响及蓄水期间干支流水质变化几个方面展开分析。结果表明:蓄水以后水质整体水平呈下降趋势,但短期内没有明显恶化。支流水体蓄水后,水体营养盐浓度受干流影响增加,在其他条件适合的情况下,会加速水体的富营养化。在比较众多评价方法的基础上,论文重点研究建立了贝叶斯正则化神经网络(BRNN)水质评价模型和贝叶斯水质评价模型。为避免因样本资料过少而使网络陷入局部最小值,从而引入贝叶斯规则化方法改进网络的自适应能力,从而改进了BRNN水质评价模型,同时本文尝试采用抽样误差正态分布原理来估计水质评价的似然概率,从而改进贝叶斯水质评价方法,使其更加合理和可靠。通过实例的评价对比分析,验证了模型的可靠性、合理性与实用性。从而合理评价了三峡库区水环境状况,客观地反映了三峡水库库区水环境特征与实际现状,为三峡水库水资源保护和监督管理提供科学依据和技术支持。运用BRNN和Bayes方法分别从综合因子及分类因子(氧平衡因子、营养盐类因子、毒物因子)方面对三峡库区水质进行评价。结果表明:三峡库区总体水质良好,水质保持在Ⅰ、Ⅱ类水平,满足库区水体功能要求。建库蓄水后,局部水域的富营养化可能引起水华等环境灾害的发生;坝下水中溶解氧浓度出现超饱和现象,不利于鱼类的生长,应引起重视。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 水环境质量评价方法研究进展
• 1.3 三峡水环境研究现状
• 1.4 本文研究内容与技术路线
• 1.4.1 本文研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 三峡库区概况及主要污染源
• 2.1 三峡库区自然地理概况
• 2.1.1 自然条件
• 2.1.2 社会经济状况
• 2.2 库区主要生态与环境问题
• 2.3 库区主要污染源
• 第三章 三峡工程蓄水对水库水环境影响分析
• 3.1 三峡水库蓄水过程与水位变化
• 3.1.1 三峡水库135m蓄水过程
• 3.1.2 三峡水库156m蓄水过程
• 3.2 三峡蓄水对库区及支流水质的影响
• 3.2.1 各断面水质参数蓄水前后变化
• 3.2.2 156m蓄水对坝后水质的影响
• 3.2.3 三峡水库干流水环境现状分析
• 3.2.4 库区支流水质参数浓度变化
• 3.3 本章小结
• 第四章 三峡库区水环境质量评价模型
• 4.1 水环境质量评价概述
• 4.2 BRNN水质评价模型
• 4.2.1 BRNN网络基本原理
• 4.2.2 贝叶斯正则化方法
• 4.2.3 网络计算格式
• 4.2.4 水质评价模型的构建
• 4.3 贝叶斯水质综合评价模型
• 4.3.1 贝叶斯评价原理
• 4.3.2 贝叶斯水质综合评价步骤
• 4.4 水质评价方法的分析比较
• 第五章 三峡库区水环境质量评价分析
• 5.1 三峡库区水质断面布设和监测
• 5.1.1 断面布设原则和位置
• 5.1.2 监测频次和内容
• 5.2 三峡库区水域水质评价与分析
• 5.2.1 综合因子评价
• 5.2.2 氧平衡因子评价
• 5.2.3 营养盐类因子评价
• 5.2.4 毒物因子评价
• 5.3 本章小结
• 第六章 主要结论和建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表