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。     

流域计算机集成模型系统及其在水库流域水质规划中的应用

随着社会的发展,流域中出现了新的问题和特征,流域规划和管理越来越复杂,传统的方法和工具已不能充分满足流域规划和管理的需要．因此本文以开放复杂巨系统研究方法论为指导,提出了流域计算机集成模型系统的概念,探讨了其构成和结构．指出该系统应是专家系统、地理信息系统、遥感、全球定位系统、数据库技术、数学模拟和优化等多技术综合集成的系统．最后对其在水库流域水质规划中的应用进行了初步的探讨．     

基于在线监测+模型的海绵城市建设径流水量控制效果研究

以青岛市海绵城市典型项目区为研究区,通过收集、整理和概化汇水区资料,构建了研究区降雨径流模型——SWMM模型。利用2018年雨季的降雨-径流实时监测数据,进行了模型关键参数的率定和模型验证,研究了海绵城市建设在削减径流量、增加入渗与滞蓄雨量方面的定量效果。结果显示:海绵改造后,不同降雨强度下形成径流的雨量占总雨量的平均比例由56%下降至29%;下渗雨水的平均比例由40%增加至60%,滞蓄深度由0.63 mm增加至5 mm。海绵改造前后研究区场降雨径流总量控制率变化显著,当以1~10年一遇的短历时（120 min）设计降雨作为模型边界条件进行模拟时,海绵化改造后场次降雨径流总量控制率提高了26%~34%,认为研究区基本达到了海绵城市关于水量控制的建设要求。     

信息技术支持下的环境决策支持系统开发研究

ＧＩＳ、ＲＳ、ＧＰＳ、ＥＳ等技术已在环保领域得到大量应用,但大多只能提供低层次的辅助决策功能,为支持环境领域的中高层决策,本文提出了环境决策支持系统（ＥＤＳＳ）的建设。文中介绍了环境系统的特点,ＧＩＳ、ＲＳ、ＥＳ技术特点和其对ＥＤＳＳ的支持,阐述了当前软件技术和ＥＤＳＳ的开发模型,指出利用组件对象模型（ＣＯＭ）技术进行ＧＩＳ、ＲＳ、ＥＳ系统集成,是开发ＥＤＳＳ的简洁、实用的方案。最后介绍了本模型的简单应用过程。     

中国省级环境信息系统设计

介绍覆盖２７个省的中国省级环境信息系统的总体设计、基本结构、主要内容,开发过程和特点,在环境信息资源管理战略规划和规范化研究的指导下,采用结构化生命周期思想同快速原型开发方法相结合的方式,开发了若干基础数据库,环境管理模块和决策支持模块,建成的系统基本达到技术先进、功能实用、设计规范、管理方便的要求,为进一步建设我国的环境信息网络打下了基础。     

基于极化SAR的河流有机物污染监测研究

选择我国南方水质变化梯度较为明显的典型河流为对象,分析基于C波段极化合成孔径雷达(极化SAR)的河流水污染监测评估技术.引入了随机粗糙面电磁散射理论对污染水域的散射特性进行了建模,研究了水体污染可能对散射模型及参数的影响,分析了同步得到的极化SAR数据与水体常用污染指标的监测数据.通过比较19个采样点的后向散射系数与同步监测的水质指标,发现化学需氧量(COD)与HH和VV通道的后向散射系数比成正相关性,这与由电磁理论建立的散射模型及水体污染对散射模型参数影响的分析相符.利用最小二乘法,拟合得到了利用HH与VV通道后向散射系数比来反演化学需氧量的公式,拟合结果的相关系数达到0.90.本研究建立了利用极化SAR的HH与VV通道后向散射系数比监测水体有机物污染的模型,该模型主要通过分析同步监测数据获得,基于电磁散射理论的分析支持了该模型的有效性.     

GIS和情景分析辅助的流域水污染控制规划

总结了流域水污染控制规划中的正向算法和反向算法及其优缺点.以江西赣江流域为例, 以ARCGIS8.1为平台,建立了流域水环境功能区划、污染源、监测断面和排污口等空间数据库. 基于正向算法,利用情景分析法构造了流域水污染控制的4种情景,并在4种情景下生成了对污染源实行逐级控制的10组规划方案. 利用费用函数对各方案的污水处理投资进行估算;结合污染源预测,利用水质模型对各方案进行水质模拟,并将模拟的结果通过GIS的可视化表达来进行辅助决策. 以水质达标和投资费用作为规划方案的决策依据,通过赣江流域水污染治理的经济可承受能力的分析,优选出2套经济上能承受、水质上可接受的流域水污染控制方案.结果表明,GIS和情景分析法对于流域水污染控制规划在综合性、完整性和可持续性等方面具有良好的指导意义.     

利用TM图像逐级分类提取非点源信息

探讨了运用逐级分类从TM图像中提取与非点源污染有关的土地利用信息的方法.研究表明,逐级分类与一般的最大似然度分类相比效果更佳,具有简化复杂问题、突出研究重点和方法灵活等优点,能够快速有效地提取所需要的信息.     

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.     

基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算及案例

为了加强湖库流域水环境保护与污染负荷排放管理,支持湖库控制单元允许纳污负荷量的计算和污染负荷分配决策的制定,在总结国内外环境容量相关研究的基础上,针对现状水环境总量控制技术中允许纳污负荷计算与分配环节存在的问题,提出基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算方法.并以EFDC(environmental fluid dynamic code)水环境模型为核心,通过模型概化、参数率定等建模技术与方法的研究,利用估算与精算相结合的方法制定排污情景,并应用模型完成情景分析.应用多次情景试算、分析的方法,制定优化的排污情景,从而计算出湖库允许纳污负荷量.最后以辽宁省柴河水库为实证区进行方法的应用,证明了方法具备科学性与计算精度.