GIS与水质模型集成研究与实践

从水质模型研究现状出发,对GIS在水质模型方面的应用进行了阐述,探讨了二者在不同层次上的集成模式,然后给出了GIS与环境水质模型集成系统的体系框架,并以此为基础进行了GIS与环境水质模型集成的实践。     

基于ArcGIS Engine的胶州湾水质预报可视化信息系统设计与实现

为增强水质预测的实时性和直观性,以胶州湾为研究对象,利用Fortran建立胶州湾水质预测模型。在Visual Studi-o.net语言环境下基于ArcGIS Engine组件技术,嵌入胶州湾水质预测模型,开发出胶州湾水质预测可视化信息系统,实现Fortran模型与GIS的集成。该系统具有用户管理、数据管理、信息查询、水质预测与预测结果的可视化,显著增强了水质预测的直观性,提高了环境管理效率。探讨了Fortran模型运行出来的结果最终以等值线和流速场的形式在GIS平台的可视化等问题,并取得了良好的可视化显示效果。     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

ArcGIS Engine在城市地表水环境评价管理中的应用

文章介绍了ArcGIS Engine(组件式GIS)技术,利用VB结合ArcGIS Engine开发"城市地表水环境信息管理系统",并对系统目标、结构、数据库的建立、主要功能以及水质模型与GIS的集成方式和具体实现做了阐述.该系统将组件式GIS技术与水质模型相结合,为城市地表水环境评价管理提供了一种方便有效的数字化工具,对于控制城市地表水环境污染、改善城市地表水环境质量有积极意义.     

基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台架构设计

针对流域水质目标管理与GIS集成技术,对比分析传统模式与服务式GIS模式的优劣,提出了基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台的层次结构、总体架构及建设步骤;基于具体建设需求分析,构建了辽河流域水质目标管理技术平台的详细架构。     

环境模拟与组件GIS的集成策略

分析了环境模拟模型类型和GIS功能及其优势,在此基础上,根据GIS在环境领域的应用特点,对基于GIS的环境模拟系统的结构进行了研究,重点探讨了GIS与环境模型集成的2种耦合方法,并应用于地下水污染模拟与GIS的集成.     

面源模型与GIS集成应用研究综述

利用国内外关于面源模型与GIS集成的资料,结合面源模型与GIS集成的一些应用,介绍了面源模型与GIS集成的方法——松散集成与紧密集成,分析了各自的优势与劣势,指出集成方法的发展趋势。从国内外一些集成成功的例子可看出,利用GIS处理面源污染是一种较为有效的方法。     

环境模型与GIS的集成技术研究

首先介绍了环境模型发展现状,重点论述了环境模型与GIS集成的必要性和优势;环境模型与GIS集成的方式、集成系统的体系结构以及它们各自的优缺点,最后以福建省海岸带环境决策支持系统为例具体介绍了环境模型与GIS的集成,并对环境模型与GIS集成未来发展提出了几点看法。     

GIS与大气环境模型的集成及其应用

分析了GIS与环境模型集成的松散集成、紧密集成、完全集成等3种模式,论述了GIS与大气环境模型集成的组件式方法与服务式方法,对比了5种集成方法的优缺点,认为组件式集成方法具有较大优势,是目前流行的集成方法,服务式集成是未来的趋势. 基于组件式集成方法,采用GIS二次开发组件ArcGIS Engine 9.3开发了大气污染扩散模拟与预测系统,该系统充分利用了GIS的空间分析与可视化功能,实现了大气环境模型与GIS的紧密集成,以福建省为例进行了大气污染扩散模拟,取得了较好的模拟效果.      

利用动态分段技术进行河流一维水质扩散模拟

作为GIS新技术,动态分段可以有效地实现河流一维水质扩散的模拟和空间显示分析。该文给出了动态分段数据库设计的基本思路、河流一维水质模型的功能设计及整个模拟系统的结构流程。      

基于GIS的渭河流域水污染控制支持决策系统

以结构化系统分析为主要技术路线,介绍了GIS在渭河流域水污染控制决策系统中的应用。文中采用了GIS软件Arcview、Mapinfo结合VisualBasic6.0语言开发渭河流域水污染管理系统,实现了对渭河全流域的基础地理信息、水污染信息、水质信息等的查询,并利用水质预测模型、污染扩散模型进行评价、预测,从而为环境管理者做出正确的决策提供信息支持。     

引江济巢对巢湖的水环境影响分析

建立了巢湖一维水质模型DYRESM-CAEDYM,并利用2005年的实测水质、水文、气象等数据对模型进行了参数率定,确立了适用于巢湖水环境特征的水质模型参数. 应用该模型模拟了调水对巢湖TN,TP和Chl-a指标的影响,结果表明,年调水量为9.57×108 m3时可使巢湖的ρ(TN)和ρ(TP)下降约16%和19%,ρ(Chl-a)峰值从51.42 μg/L降至38.96 μg/L,ρ(Chl-a)超过30 μg/L的天数从26 d减少到16 d,对巢湖夏季蓝藻暴发具有一定的缓解作用. 对比分析了流域污染综合治理对巢湖水环境的改善效果,结果显示,如果各支流的入湖污染负荷能够削减5%,同时开展底泥清淤工作,可使巢湖的ρ(TN)和ρ(TP)得到较大程度的改善,与没有治理的情况相比分别降低约24.9%和33.3%,使巢湖夏季的ρ(Chl-a)峰值从51.42 μg/L降至32.72 μg/L,ρ(Chl-a)超过30 μg/L的天数从26 d减少到7 d.      

水闸调度对河流水质变化的影响分析

文章以沙颍河干流上的槐店闸为例,在研制水闸调度影响模型(由考虑水闸影响的一维水动力模型和考虑底泥作用的一维水环境数学模型组成)基础上,设置不同的水闸调度情景,并对各种情景进行模拟计算及对比分析,进而评估水闸调度对河流水质变化的影响。通过模拟分析发现:水闸调度使河道的水位、流量及流速等水动力学条件有明显的变化,从而对河流水质产生一定的影响。     

基于遗传算法的次级河流回水段水质模型多参数识别

根据长江次级河流临江河回水段的实际情况,建立一维水质模型,模型中的各变化项采用有限差分法(FDM)进行离散,以回水段水体中COD和NH3-N的实测资料为基础,利用自适应遗传算法(AGA)对2种污染物的纵向离散系数及一级降解系数进行反演计算,得出回水段COD和NH3-N的纵向离散系数分别为0.5227,0.5196km2/h,一级降解系数分别为0.0342,0.0367h-1;计算值与实测值吻合较好,表明FDM-AGA方法能较好地运用于次级河流回水段水质模型的多参数识别.     

地下水渗流补给-内源释放耦合作用下河流水质不确定模拟

针对河流-地下水环境系统的模糊性、不精确性及随机不确定性,采用梯形模糊数描述和表征河流水文、水质及水文地质参数,构建了集成地下水渗流补给与内源释放耦合影响的一维河流水质模糊模拟模型.在此基础上,就地下水渗流补给与内源释放的可能组合,设置5种情景,分别进行水质模拟,并对计算结果进行分析、对比.实例研究表明,对地下水渗流补给与内源释放耦合作用下的河流水质衰减变化规律,梯形模糊数有较好的模拟效果.     

BP网络应用于长江水质研究

运用我国地面水环境质量标准(GB3838-88)作为学习样本,选取了包括氧平衡参数、营养元素、重金属离子、油类等14个指标,运用人工神经网络BP模型对长江干流和主要支流(含湖泊)的水环境质量进行分类研究。将计算结果与GIS数字化图形相结合,表明长江干流和大部分支流水质状况基本良好,上游支流沱江、下游支流大运河及太湖已受到较为严重的污染;长江干流城镇区段已经受到一定程度的污染。