湖泊生态水动力学模拟研究进展

我国湖泊河流众多,随经济发展,水体富营养化加剧。生态水动力学模拟是水质污染控制及水环境规划的有效工具。本文简述了国内外的湖泊生态水动力学模型的研究进展,重点介绍了垂向平均的二维水动力模型及WASP水质模型。提出了以后需要解决的问题及发展的方向。     

三峡水库水质模型的选取和系统集成

水环境信息系统与水质模型在水环境保护中具有互为补充的作用,将它们有机结合,对水环境的预测和管理具有重要意义。根据三峡水库水污染控制的特点和水环境管理的需要,选取了5个不同的水质模型,在讨论水质模型不同集成模式的基础上,采用半紧密内嵌集成模式实现了所选水质模型与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接。最后以分层三维模型为例,通过开发水质模型的前处理模块、后处理模块以及计算模型接口模块,完成了模型与三峡水库水环境管理信息系统的集成,并将集成后的水质模型成功应用于三峡水库万州段水流及水质的预测模拟。结果表明,通过GIS、数据库、图形界面等技术手段,实现了水质模型数据准备的自动化和计算结果快速分析,它不仅增强了系统的水质预测和分析能力,还强化了水质模型的易用性,提高了模型的应用范围和预测效率,为库区的水污染控制和水环境保护提供了有力的技术支持。     

流域地下水质评价的GIS与模型集成分析

流域水环境管理已经成为当今环境科学的一个重要研究对象，对流域规模的水资源可持续管理和战略环境评价，地下水质评价是其重要内容，急需方法学的支持。全面分析目前国内外GIS与模型集成的研究现状，论述GIS与综合指数模型和机理模型集成的所需条件、优势和存在的问题。强调集成中应对模型的特征、模型的输入输出要求、流域数据基础以及GIS软件的功能进行具体分析，否则将导致区域分析的误差加大甚至产生错误信息。结合地下水水质评价常用的指数模型和机理模型，提出了GIS与模型的集成框架，分析GIS在集成中的3种模式，指明GIS与模型集成的发展方向。最后基于GIS与模型集成的现存问题提出对策，得出GIS与综合指数模型和机理模型集成的最优方法及适用条件，为具体应用提供方法学指导。     

流域地下水质评价的GIS与模型集成分析

流域水环境管理已经成为当今环境科学的一个重要研究对象，对流域规模的水资源可持续管理和战略环境评价，地下水质评价是其重要内容，急需方法学的支持。全面分析目前国内外GIS与模型集成的研究现状，论述GIS与综合指数模型和机理模型集成的所需条件、优势和存在的问题。强调集成中应对模型的特征、模型的输入输出要求、流域数据基础以及GIS软件的功能进行具体分析，否则将导致区域分析的误差加大甚至产生错误信息。结合地下水水质评价常用的指数模型和机理模型，提出了GIS与模型的集成框架，分析GIS在集成中的3种模式，指明GIS与模型集成的发展方向。最后基于GIS与模型集成的现存问题提出对策，得出GIS与综合指数模型和机理模型集成的最优方法及适用条件，为具体应用提供方法学指导。     

基于环境一号卫星高光谱数据的太湖富营养化遥感评价模型

采用环境一号卫星高光谱数据直接监测太湖富营养化状态的方法较多光谱影像监测有着更高的精度优势，对内陆水环境监测具有一定的意义。利用2009年4月地面实测高光谱数据模拟环境一号卫星星上数据，结合确定的太湖富营养化状态遥感评价的水质因子，构建富营养化状态评价模型，并采用实测数据和环境一号卫星高光谱影像数据对模型的精度和适用性进行验证。研究结果表明：（1）选用叶绿素a作为富营养化遥感监测的水质因子监测太湖富营养化状态与综合营养指数法相比，平均相对误差为597%；（2）采用模拟的环境一号卫星高光谱影像数据结合三波段模型与采用地面实测数据评价结果之间的相关系数r=0855，平均相对误差为919%；（3）结合环境一号卫星高光谱影像对2010年5月2日太湖进行富营养化监测评价，结果显示太湖水体整体成中营养状态，存在1129%的监测水域出现轻度富营养化状态     

湖泊水质模型研究进展

湖泊是最重要的淡水资源之一，对社会和经济的发展起着不可估量的作用。保护和改善湖泊水环境问题已成为当前世界关注的一个焦点。湖泊水质模型是一种利用数学语言来描述湖泊污染过程中的物理、化学、生物化学及生物生态各方面之内在规律和相互联系的手段。作为湖泊水环境污染治理、规划决策分析中的一个重要工具，它可以为湖泊的综合整治和科学管理提供科学的依据，在环境保护领域中发挥着举足轻重的作用。分别介绍了湖泊水质模型国内外研究动态、类型、常用软件（WASP、EFDC、CE QUAL W2、CE QUAL R1、CE QUAL ICM、MIKE、SMS等）和应用实例，并综观湖泊水质模型的研究历史和应用前景，系统分析了湖泊水质模型研究的发展趋势。     

江河突发性水污染事故动态模拟与预警——以长江武汉段为例

近年来,频繁发生的突发性水污染给各地水源地安全造成巨大威胁,能够对事故进行模拟预警和快速响应显得日益重要。针对突发性水污染的特点,采用贴体正交网格对河道进行空间离散化,采用平面二维瞬时排放水质数学模型与GIS集成,基于GIS的可视化功能实现了长江武汉段突发性水污染事故的动态模拟和水源地污染物浓度超标预警。模拟结果表明,该方法有效预测了长江上突发性事故排放形成的污染带的在江内的时空迁移状况,为武汉长江段水环境保护和突发性污染事故的处理提供有力的决策支持。     

长江水质评价和预测模型探讨

近年来，长江水质的污染程度日趋严重，已引起社会广泛关注。定量地研究长江流域的污染，并对未来污染情况进行预测，对防治长江水质污染具有重要意义。首先通过合理的假设，根据不同的情形分别建立了完全混合式模型、一维多点源稀释自净模型和一维连续点源流入模型。根据1995～2004年水质监测数据，编写MATLAB程序，计算出主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的浓度，较好地确定了长江水质主要污染物的分布状况；其次，通过对历史数据的分析，并注意到实际情况的多变性，使用三次指数平滑法，对未来水质污染情况进行预测分析；最后，对模型的结果进行了分析讨论。     

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊（水库）生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。     

基于Morris和Sobol的水文模型参数敏感性分析

敏感性分析有助于识别模型相对敏感的重要参数，降低参数维度，为模型参数优化与不确定性分析提供支撑。该文以三水源新安江模型为研究模型，汉江上游高滩流域为研究对象，选用Nash-Sutcliffe效率系数DC和水量平衡系数WB及其线性组合作为目标函数，联合运用Morris筛选法与Sobol方法分析了新安江模型所选13个参数的敏感性。结果表明：流域蒸散发折算系数KC、自由水蓄水容量SM、壤中流出流系数KI/地下水出流系数KG、壤中流消退系数CI、地下水消退系数CG和地表径流消退系数CS属于敏感参数，其中KC为高敏感参数；不同目标函数下模型参数的敏感性分析结果有所差异，水量平衡系数对于KC更加敏感，Nash-Sutcliffe效率系数对于SM、KI/KG、CI、CG、CS更加敏感；部分模型参数（如SM）的交互效应超过其自身敏感度，主要以两两参数组合的二阶敏感性为主，证明参数之间的相关性也是造成参数敏感性的重要原因。Morris筛选法减少敏感性分析的参数数量，Sobol方法准确刻画了模型参数的敏感性特征，两者结合提高了新安江模型参数敏感性分析的可靠性与准确性。     

泥石流对岩性的敏感性分析及其在危险性评价中的应用

泥石流对不同岩性的敏感程度存在很大的差异，而岩性在泥石流相关的科学研究中也难以量化使用。本研究选择三江并流区为研究区，采用工程地质岩组划分方法，将研究区的地质岩性分为14个工程地质岩组；进而引入岩性敏感度计算公式Fn = Nn / Sn，分析研究区泥石流灾害点分布与地质岩组的相关性，计算出泥石流对各地质岩组的敏感值。在ArcGIS 90平台的支持下，根据泥石流对岩性的敏感值，将研究区的地质岩性进行量化分级，划分为4个敏感性等级，并将本研究成果应用到三江并流区泥石流危险性评价的应用中。本文选择坡度、岩性、断裂、植被和人类工程活动等5个影响因子为泥石流危险性的评价指标，建立泥石流危险性评价模型，在GIS技术支持下，绘制研究区的泥石流危险性区划图。本研究结果与研究区已有的地质灾害点分布情况基本吻合，充分证明本研究方法是切实可行的，进而可为我国西南地区的地质灾害评价以及防灾减灾工作提供方法指导与参考     

湖泊水环境预测的原理与方法

论述了湖泊水环境预测常用方法,主要有输入输出模型、扩散模型、富营养化水质模型和多元回归模型等,属于因果关系的短期和瞬时预测,并且将灰色动态模型和回归分析模型耦合能预测湖泊水环境今后几年甚至几十年的变化,将提高预测效率;提出了湖泊水环境的基本程序;最后指出水资源研究的随机分析、模糊分析和灰色系统的耦合与ＧＩＳ、ＲＳ和ＧＰＳ的应用是今后湖泊水环境预测的发展趋势。     

Coastal marine eutrophication assessment: a review on data analysis

A wide variety of data analysis techniques have been applied for quantitative assessment of coastal marine eutrophication. Indicators for assessing eutrophication and frequency distributions have been used to develop scales for characterizing oligotrophy and eutrophication. Numerical classification has also contributed to the assessment of eutrophic trends by grouping sampling sites of similar trophic conditions. Applications of eutrophication assessment based on Principal Component Analysis and Multidimensional Scaling have also been carried out. In addition, the rapid development of Geographical Information Systems has provided the framework for applications of spatial methods and mapping techniques on eutrophication studies. Satellite data have also contributed to eutrophication assessment especially at large scale. Multiple criteria analysis methods can integrate eutrophication variables together with socio-economic parameters providing a holistic approach particularly useful to policy makers. As the current concept of eutrophication problems is to be examined as part of a coastal management approach, more complex quantitative procedures are needed to provide a platform useful for implementation of environmental policy. The present work reviews methods of data analysis used for the assessment of coastal marine eutrophication. The difficulties in applying these methods on data collected from the marine environment are discussed as well as the future perspectives of spatial and multiple criteria choice methods.     

采石废弃地生态环境影响程度衡量及分级研究——以徐州市铜山区为例

以采石废弃地地质环境调查资料和人地关系地域系统理论为基础，从生态环境破坏程度和周围环境敏感程度两方面构建采石废弃地生态环境影响评价模型；以GIS作为系统运行平台，采用层次分析法、综合评价模型、距离衰减法则、GIS的空间分析功能等方法，测算采石废弃地生态环境破坏程度、周围环境敏感程度以及生态环境影响程度，并通过构造生态环境影响程度矩阵对其进行分级。以徐州市铜山区实例分析表明，〖JP2〗铜山区采石废弃地生态环境影响程度较高的区域主要集中于柳泉镇、茅村、利国镇；铜山区北部采石废弃地比铜山区南部更需要治理，研究成果可为政府科学地进行采石废弃地生态环境影响评价以及筛选急需生态环境治理的采石废弃地提供一种方法     

典型湖库富营养化的模糊综合评价研究

随着氮磷等营养盐类的不断排入湖库中，导致了水体的富营养化，使得水体透明度下降，产生异味，对人们的身体健康造成威胁。通过采用合适的水体富营养化评价模型，可以对水体的污染现状进行评价，得出正确的结论，以便采用适当的处理方式及时处理富营养化状况，减少对水环境和人体健康的危害。采用模糊综合评价法，将评价指标进行层次分析，并根据指标的相互关系，确定了各指标的权重，建立了模糊综合评价的数学模型。最终根据建立的评价指标体系、确定的评价标准和实测的湖库（巢湖、洱海和微山湖等）水质资料，得到了我国典型湖库的富营养化评价结论。评价结果与实际状况相吻合，说明该模型适合广泛应用