资源环境信息系统GIS

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1、第七章环境污染模拟与预测GIS环境污染模拟与预测GIS环境下模型空间离散技术大气污染扩散模拟GIS水体污染扩散模拟GIS9/4/20211水环境模型及其GIS表达GIS与一维水体污染扩散模型的集成GIS与二维水体污染扩散模型的集成7.4水体污染扩散模拟GIS9/4/202127.4.1水环境模型及其GIS表达水环境模型成为解决各类复杂水环境污染问题的有力工具。GIS为水环境模型提供数据输入和数据管理功能。GIS可以通过可视化功能将结果直观地表达出来。9/4/20213水质模型是一个用于描述污染物质在水环境中的混合、迁移过程的数学方程或方程组。反映污染物数

2、量与水环境之间的定量关系，为水质评价、预测和环境影响分析提供基础的量化依据。建立水质模型，首先要针对所研究污染的性质选择合适的变量，明确这些变量的变化趋势以及变量相互作用的实质；然后用数学方程或方程组予以描述，建立模型，利用数学方法求解；最终与实际资料对比、验证，修改、提炼模型，以解决实际问题。7.4.1水环境模型及其GIS表达9/4/20214水质模型的分类以管理和规划为目的，分为四类。河流水质模型河口水质模型湖泊（水库）水质模型地下水水质模型。9/4/20215水质模型的分类根据水体的水力学和排放条件是否随时间变化。稳态模型：用于模拟水质的物理、化学

3、和水力学过程。非稳态的模型：用于计算径流、暴雨过程中水质的瞬时变化。9/4/20216水质模型的分类根据研究水质维度分为四类。零维水质模型：为对于流量的加权平均，常用作其他维度模型的初始值和估算值。一维水质模型：主要研究污染物浓度沿程变化及断面上随时间的变化。二维水质模型三维水质模型：能精确反映水质变化，但是受到紊流理论研究的局限。9/4/20217水质模型的建模（1）模型概化针对所研究污染的性质选择关心的变量，明确这些变量的变化趋势以及变量的相互作用，在保证能够反映实际状况的同时，力求所建模型尽可能简单。（2）模型性质研究对模型的稳定性、平衡性以及灵敏

4、性进行研究。其中稳定性是指模型是否能够收敛，而灵敏性是指当模型中参数变化时，其结果产生的差别是否在允许范围之内。9/4/20218水质模型的建模（3）参数估计对于模型中的一些需要通过实验或者实测数据进行确定的参数，要考虑实测资料能否全面、正确反映参数值，这些实测数据是否齐全，是否容易得到，对于无法通过实测数据反算的参数，需要重新设立参数，或者寻找其间接依赖关系。参数估计是水质模型中重要的一环。（4）模型验证若只用一套数据确定模型，则该模型不能具有预测功能，因此，需要用另一套或者几套实测数据来验证所建模型。如果检验结果具有良好的一致性，则该模型具有预测功能

5、，否则需要重新返回到第三步，调整参数。9/4/20219水质模型的建模（5）模型应用这也是建立模型的目的。可以用所建模型，对研究区域及其类似区域的污染进行模拟和预测，以控制水质，防止污染。如果所建模型被实际数据证明是正确的，则说明水质模型是实用的。反之，需要修改模型，以便解决问题。9/4/202110水环境模型及其GIS表达GIS与一维水体污染扩散模型的集成GIS与二维水体污染扩散模型的集成7.4水体污染扩散模拟GIS9/4/202111水体污染流速流向模拟9/4/202112水体污染流速流向模拟9/4/202113WebGIS与一维水质模型的集成9/4

6、/2021149/4/202115多层C/S结构WebGIS的模型9/4/202116河段空间数据自动重采样9/4/202117河流水质采样（1）取样断面的布设在调查范围的两端、调查范围内重点保护水域及重点保护对象附近的水域、水文特征突然变化处(如支流汇入处等)、水质急剧变化处(如污水排入处等)、重点水工构筑物(如取水口、桥梁涵洞)等附近、水文站附近等应布设取样断面。还应适当考虑拟进行水质预测的地点。在建设项目拟建排污口上游500m处应设置一个取样断面。9/4/202118（2）取样断面上取样点的布设①断面上取样垂线的确定。断面上取样垂线设置的主要依据为

7、河宽。当河流断面形状为矩形或相近于矩形时，可按下列方法布设取样垂线。9/4/202119★小河：在取样断面的主流线上设一条取样垂线。★大河、中河：河宽小于50m者，在取样断面上各距岸边1/3水面宽处，设一条取样垂线(垂线应设在明显水流处)，共设两条取样垂线；河宽大于50m者，在取样断面的主流线上及距两岸不小于5m，并有明显水流的地方各设一条取样垂线，即共设三条取样垂线。9/4/202120特大河(例如长江、黄河、珠江、黑龙江、淮河、松花江、海河等)：由于河流较宽，取样断面上的取样垂线数应适当增加，而且主流线两侧的垂线数目不必相等，拟设有排污口的一侧可以多

8、一些。如断面形状十分不规则时，应结合主流线的位置，适当调整取样垂线的位置和数目。