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。     

中国七大流域水资源综合管理绩效动态评价

通过国内外相关文献研究与实地调研，结合流域水资源管理的社会经济发展目标，提出了流域水资源综合管理绩效评价的内涵，构建了我国七大流域水资源综合管理绩效评价指标体系与动态评价模型。并应用该模型实证分析了1999~2010年我国七大流域水资源综合管理绩效指数动态变化趋势，对水资源综合管理绩效水平优劣进行对比分析，揭示水资源综合管理绩效指数动态变化的动因。评价显示，1999~2010年，七大流域水资源综合管理绩效指数均有不同程度的提升，按提升速度排序依次为海河、黄河、松辽、太湖、珠江、长江、淮河，按相对管理绩效水平排序依次为海河、珠江、黄河、松辽、太湖、长江、淮河；研究表明，水资源综合管理绩效指数受人均用水量、综合耗水率、农业用水比例、万元工业增加值用水量、万元GDP废水排放量、水资源开发利用率的影响较大     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型，可以利用易于获取的地理信息，揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响。选择太湖上游西苕溪流域为研究区，采用1979～1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据，应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300 m的流域格网信息，并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成，应用1979～1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证。结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好，1980～1988年模型率定期，月径流量的确定性系数为078，年径流量的确定性系数为086，各年平均相对误差仅为6％；1989～1999年模型验证期，月径流量的确定性系数为075，年径流量的确定性系数为082，各年平均相对误差为95％。研究证实模型有较强的预测能力，在流域管理与决策中具有较好的应用前景。     

WASP富营养化水质模型在GIS中的完全集成研究

模型与GIS的结合是水质模拟研究的发展趋势，但完全集成方式面临许多技术难点。通过分析WASP富营养化模型的原理，剖析其程序源代码的核心，并对其核心算法进行重新编程开发。把GIS擅长的工作完全交给GIS、把模型擅长的工作完全交给模型，模型从底层对GIS属性数据库进行直接读写，GIS对模型的起始和中间过程直接控制，实现了WASP富营养化水质模型在GIS中的完全集成。完全集成后，为WASP增加LH OAT全局参数敏感性分析功能。LH OAT全局参数敏感性分析方法集成了LH抽样与随机OAT方法的优点，在随机OAT的基础上融入LH抽样法，保证参数敏感性分析的强壮性及有效性。但LH OAT方法必须依靠复杂的计算机程序来实现，因为没有通用程序而限制了其推广应用。为此我们设计了LH OAT方法的通用程序，提高了水质模拟的性能和应用范围。这为模型与GIS的完全集成研究提供了成功案例和问题解决的新思路     

基于跨区域水质水量指标的流域生态补偿量测算方法研究

生态补偿量测算方法研究是国内外流域生态补偿领域研究的重点课题之一。本研究提出的基于河流水质水量的跨行政区界的生态补偿量计算办法，将实行统一的流域和区域综合环境管理纳入到流域地区政府的责任范围内，即将流域水体行政区界河流水质和水量指标设定为生态补偿测算的综合指标值中。本研究首次尝试应用“综合污染指数法”进行流域生态补偿的水质评价，并提出依据水权和对全流域GDP的贡献度或比率的方法进行流域水流量的测算。同时，提出跨区域流域生态补偿量测算的原则、模式、流程及计算模型，并结合实例进行了理论上的测算，解决了流域生态补偿中利益主体责任不清的弊端和补偿执行不力的缺陷，并为流域生态补偿的有效实施提供了执行的方法和依据。     

河流近域土地利用格局与水质相关性分析——以巢湖流域为例

以河流近域土地利用构成与水环境质量间定量关系为研究对象，基于巢湖流域40个水质监测断面和320个河流近域作用区，运用GIS空间分析功能计算不同尺度作用区内土地利用构成，借助相关分析、冗余分析(RDA)等数理统计手段，分析土地利用构成与水质指数间的相关关系；并分析和比较了流域内山区和平原地区土地利用构成与水质之间关系。结果表明，巢湖流域近河道地区土地利用构成对各水质指数有重要影响，且受地形因素影响。其中，建设用地对河流水质恶化具有明显作用；河流沿岸林地布局能显著改善水质，尤其是对氨氮和高锰酸盐指数敏感；耕地面积变化与水质相关性不显著。RDA冗余分析证实了不同尺度下的土地利用类型对水环境影响具有尺度效应。研究成果对巢湖流域水环境管理具有重要的实际指导意义，并为同类研究提供借鉴     

基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型,可以利用易于获取的地理信息,揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响.选择太湖上游西苕溪流域为研究区,采用1979～1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据,应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300 m的流域格网信息,并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成,应用1979～1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证.结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好,1980～1988年模型率定期,月径流量的确定性系数为0.78,年径流量的确定性系数为0.86,各年平均相对误差仅为6%;1989～1999年模型验证期,月径流量的确定性系数为0.75,年径流量的确定性系数为0.82,各年平均相对误差为9.5%.研究证实模型有较强的预测能力,在流域管理与决策中具有较好的应用前景.     

流域绿水管理博弈建模及应用分析

绿水资源表示水循环通过降水渗透入土壤非饱和层并由植物蒸腾或土壤蒸发返回大气层的水汽，是农业作物生产的重要基础，但是通常被传统流域水资源管理所忽视。基于流域水量平衡和蓝水绿水综合思维，将绿水资源纳入流域水资源管理体系。在绿水信贷理念和博弈建模分析框架下，结合SWAT分布式水文模型、多目标优化及情景比较分析，利用绿水管理措施合理优化配置流域蓝水绿水资源，采用绿水生态补偿协调处理上下游利益冲突的博弈问题，探索性地提出了流域绿水管理博弈框架。该框架通过博弈建模可以识别分析流域绿水管理问题的博弈空间、博弈结构和纳什均衡等博弈特征；通过合作博弈约束条件改进的多目标优化，可以计算流域绿水管理情景的绿水补偿标准和帕累托最优收益。将建立的绿水管理博弈框架应用于涟水流域实例研究，NSE、R2、PBIAS、p-factor与r-factor等模拟效果评价和不确定性分析结果表明，涟水流域SWAT分布式水文模型的蓝水绿水模拟均达到可信程度。上下游收益变化、绿水补偿标准与帕累托最优解集等博弈分析结果显示，涟水流域整体社会经济与生态环境收益明显改善，其帕累托最优收益平均增长2.72亿元/a，年均绿水补偿标准折合1.94、1 253.7元/hm²。实例分析表明提出的绿水管理博弈框架在涟水流域具有较好的适用性和可行性。因此，该方法可以为流域蓝水绿水管理试点研究及其绿水补偿标准核定提供相关理论依据和技术参考，具有一定程度的的应用价值和现实意义。     

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。     

我国资源与环境信息系统建立与应用

资源与环境信息系统是研究人口、资源与环境的重要工具。本文论述了其定义和意义,说明其在我国发展的情况,以及应用上的特点,提出其建立与应用的广阔前景。     

基于GIS技术的洪水淹没计算分析系统建立与应用

洪水淹没范围的计算分析是防汛救灾管理和灾害损失评估的核心任务，而利用高新技术对洪水进行监测管理、计算分析和灾害损失评估，一直是防汛应急管理工作的薄弱环节。为此，探讨防洪流域洪水淹没计算分析系统的解决方案和实现方法，对应用系统的软硬件环境、体系结构、系统内容、系统功能和技术特点等进行详细说明，采用较为成熟的模型技术和计算机手段，研究建立基于GIS技术的洪水淹没计算分析系统，实现多源数据管理、洪水演进模拟、淹没范围计算和灾害损失评估等功能，并在海子水库防汛救灾管理工作中运行良好。应用结果表明：所采用的技术方法和分析模型能准确地计算模拟洪水淹没范围；洪水淹没面积的计算精度以及灾害评估和预测分析的准确性主要取决于空间数据精度的优劣和相关统计数据的完备程度。     

Ecolinguistics,GIS, and Corpus Linguistics for the Analysis of the Rosemont Copper Mine Debate

This article details an integration of geographical information system (GIS) and corpus linguistics (CL) techniques for an ecolinguistic analysis of a contentious, environmental debate in Arizona, USA. The application of GIS and CL procedures enabled the mapping of place name mentions present within two interest group corpora as well as the mapping of particular meanings and representations of specific places prominent in the debate, that is, maps representing both places and the discursive representations of those places were produced. The corpus-aided analysis and the GIS visualizations exhibit how different interest groups refer to and represent geographical places within their texts and how these references to and representations of places index ideological positions towards the mine and the environment. This integrated CL–GIS approach to the study of environmental discourse provides insights into the discursive representation of place and the importance that references to places serve within environmental discourse. The article briefly discusses the ecolinguistics framework underpinning the work, explains the GIS–CL approach, displays and interprets corpus findings and GIS visualizations, and details implications for additional GIS–CL research for environmental discourse.     

Research on Methods of Ecological Security Assessment of the Middle and Lower Reaches of Liaohe River Based on GIS

1INTRODUCTIONResources and environment crisis are accompanied byincreasing economic development pressures and rapidpopulation growth in many countries of the world(RobSwart,1996).Ecological security is a hotspot.Majorityof scholars have taken in the hot discussions of ecologicalsecurity of different regions,most of which is differentfrom their background of subjects(Alex F.Mc Calla,1999;Xiao Duning,Chen Wenbo and Guo Fuliang,2002).With the development of GIS,GPS,RS and modeltechno…     

基于神经元网络模型的崇明东滩湿地生态系统健康评估

崇明东滩湿地位于崇明岛的东端，是全球重要的生态敏感区域，由于受到人类活动的干扰，生态系统健康遭受威胁，因此有必要对其健康进行定量的评价研究。以崇明东滩湿地为研究区域，以生态系统健康理论为基础，选取地形地貌、环境、生物、人类干扰等指标，并将研究区的健康分为五级，建立东滩湿地健康评价指标体系。结合GIS的技术，以网格为评价单元，并在神经元网络模型理论和技术的支持下，提出了一个分布式神经网络湿地生态系统健康评价模型，定量的分析崇明东滩湿地的健康状况，为湿地的合理利用与保护提供决策支持和科学依据。研究结果从空间上显示了崇明东滩湿地不同区域的健康状况，总体来说处于一个比较健康的状态，但健康状态较好的区域面积只占30％，相对一般区占70％，且生态系统健康将呈下降趋势。因此，需要对湿地加强管理，使湿地生态系统可持续发展。     

Spatial assessment for groundwater quality based on GIS and improved fuzzy comprehensive assessment with entropy weights

The objective of the research is to evaluate spatial groundwater quality based on improved fuzzy comprehensive assessment model with entropy weights(FCAEW)in geographical information system(GIS)environment.This paper explores the method of comprehensive evaluation of groundwater and sets up an evaluation model applying GIS and FCAEW.Groundwater samples were collected and analyzed from 29 wells in Zhenping County,China.Six parameters were chosen including chloride,sulfate,total hardness,nitrate,fluoride and color.Better spatial interpolation methods for evaluated parameters are found out and selected according to the minimum cross-validation errors from the interpolation methods.FCAEW model was carried out with the help of GIS which makes the evaluating process simpler and easier and more automatically,effectively,efficiently and intelligently.The result embodies the feasibility and effectiveness of FCAEW in GIS when compared with other comprehensive evaluation methods.     

安徽省棉花冰雹灾害风险区划研究

雹灾风险区划是雹灾风险研究的重要内容,对制定区域性的雹灾防灾减灾对策具有指导意义。而雹灾风险评价是开展雹灾风险区划的前提和基础。以我国雹灾频发区--安徽省为例,选择其主要经济作物棉花为承灾体,基于区域灾害系统理论和棉花雹灾风险区划数据库,在“E-H-V-R”四维评价基础上,提出了多技术手段和多方法相结合的“3（E、H、V）+1（R）”维的雹灾风险区划方法,编制了安徽省棉花雹灾风险图,将其划分为淮北平原区、江淮平原丘陵区和皖南山区3个一级区,10个二级区和19个三级区,为安徽省棉花雹灾风险管理和防灾减灾工作的开展提供科学依据,同时为其他区域和其他灾害风险区划研究提供方法和技术参考     

Research on Methods of Ecological Security Assessment of the Middle and Lower Reaches of Liaohe River Based on GIS

Abstract

Ecological security assessment and early warning research possess the attributes of spatiality, non-linearity and randomicity, so we must process much spatial information. Spatial analysis and data management are the advantages of GIS, which can define distribution trend and spatial relations of environmental factors, and show ecological security pattern graphically. Spatial differences of ecological security assessment based on GIS are discussed in this paper, of which the middle and lower reaches of the Liaohe River is taken as a study case. First, to work out pressure-state-response (P-S-R) assessment indicators system, and investigate in person and gather information; second, to digitize the watershed; third, to quantize and calculate by the fuzzy method; last, to construct GIS grid database, and expound spatial differences of ecological security by GIS interpolation and assembly analysis.