突发性水污染扩散模型及其在GIS平台中的可视化

基于GIS技术的污染物扩散模拟研究近年来，随着城市化进程的加速，环境污染问题越来越严重，对人类健康和生态环境造成不利影响。

其中最常见的是大气污染，如PM2.5、二氧化硫等，它们的扩散对周围区域的影响十分显著。

针对这一问题，基于GIS技术的污染物扩散模拟研究已经成为了当前环保领域关注的热点。

一、GIS技术简介Geographic Information System(地理信息系统,简称GIS)，是由计算机软件和硬件等组成的一种地理信息处理系统。

其主要目的是将各种丰富的空间信息、管理信息和统计信息整合后，形成多层面、多层次、多参数的地理信息数据库，实现二维、三维和多维数据的表达、描述、存储、查询、分析、可视化等多种功能。

二、基于GIS技术的污染物扩散模拟方法1.监测数据的采集和处理首先需要采集近期的监测数据，包括气象、大气、日照时间、风速风向等等。

这些数据可以通过无线传输和传感器等手段收集。

之后，对这些数据进行数据处理，统计出每个时间点和空间点的平均值等信息。

2.污染物扩散模型污染物扩散模型是对大气污染物垂直和水平传输规律的描述，按照不同情况特点可以分为数学模型和物理模型。

根据扩散模型，可以研究污染物在空间和时间上的变化规律。

3.获取路网图层和空气动力学模型获取路网图层后，将上述监测数据与空气动力学模型相结合，进一步进行前处理，如插值、平滑、比例调整等操作，为模型提供数据支持。

4.数值计算和数据分析在模拟过程中，借助数学模型，对所采集的监测数据进行计算和分析。

比如，可以通过差分方程法求解数值计算，或者采用产品法、猜测函数法等方法。

三、基于GIS技术的污染物扩散模拟研究的实际应用目前，基于GIS技术的污染物扩散模拟研究在各个领域中都有着广泛应用。

例如，在疫情期间，根据不同地区的污染物浓度情况，可以提前制定交通管制措施，保护居民健康。

此外，污染物扩散模拟研究还可以应用于城市规划、生态环境监测、能源发展策略制定等领域。

GIS在突发性水污染事件中的应用资源环境学院环境生态类2009级09班崔孝强222009*********水是生命之源，这是妇孺皆知的事实。

可是现在，我们的生命之源已经被我们糟蹋的不成样子了。

有句俗语说得好，有道是“不看不知道，一看吓一跳”，此话果真不假。

去年寒假前后，我在学校留了一段时间帮老师做事情，主要就是查阅从2000年到2010年全国各地的水污染事件及其发生的原因和应急处理措施。

在整个查阅过程中，可以用一个词来形容，触目惊心！我国的水污染状况愈演愈烈，特别是突发性化工污染让人不寒而栗。

而各种由水污染引起的后续反应，像是农作物绝产，养殖业受重创抑或是很多居民因此罹患重病甚至死亡跟是让人惨不忍睹。

所以如何有效地控制水污染状况，特别是加强对突发性水污染的控制成为保障我们人民用水安全的重中之重。

在我查阅资料的过程中，我发现像是西方许多发达国家早就开始利用GIS系统来建立突发性水污染应急系统，并取得了可观的成效。

我们国家也开始日渐重视这方面的发展，这学期我们学习了《地理信息系统》这门课程，那我就通过我查阅的资料来着重谈一下GIS在突发性水污染事件中的应用。

近年来,我国突发性水污染事件频繁发生,已引起社会的广泛关注和各级政府的高度重视。

突发性水污染事件频发的主要原因是企业违法(超标)排污和企业安全生产事故、海损事故、陆路交通事故和码头泄漏事故等增多。

长江流域突发性水污染事件也有逐年增加的趋势,影响重大的水污染事件有:葛洲坝库区黄柏河黄磷污染事件、万州航空油泄漏事件、沱江污染事件、重庆垫江县英特化工有限公司爆炸事故等。

，目前我国水污染的突发事件是如此的频繁，平均每两到三天就会发生一起水污染事故，造成了相当大的经济损失。

因此加强对水污染突发事件的监察、预测，势在必行。

GIS 作为一个集数据和图像为一体的信息系统在加强对污染源的监察、预测、信息查询、空间模拟等方面，发挥了重要的作用。

在解决水污染的许多问题中，GIS 成为一个颇有价值的系统。

《基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划研究》篇一一、引言水污染问题日益严峻，成为全球环境保护和公共卫生领域的关注焦点。

为有效管理和控制水污染，制定科学的规划至关重要。

地理信息系统（GIS）作为强大的空间数据分析和可视化工具，在水污染控制规划中发挥着举足轻重的作用。

本文将深入探讨基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划研究。

二、水污染的严峻现状与挑战随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题愈发严重。

工业废水、农业排放、城市污水等严重威胁着人类生存环境。

面对这一严峻现状，水污染控制规划必须立足科学，利用先进的技术手段，确保水资源的安全与可持续利用。

三、地理信息系统（GIS）在水污染控制规划中的应用地理信息系统（GIS）作为一种强大的空间数据分析和可视化工具，能够实现对水污染相关数据的集成、存储、操作和分析。

在水污染控制规划中，GIS的应用主要体现在以下几个方面：1. 数据收集与整合：GIS能够整合各类水污染相关数据，包括水质监测数据、排放源数据、地形地貌数据等，为水污染控制规划提供全面、准确的数据支持。

2. 空间分析与建模：GIS的空间分析功能可以实现对水污染的动态监测和模拟，有助于识别污染源和传播途径，为制定控制策略提供科学依据。

3. 决策支持：GIS的强大分析功能可以为水污染控制规划提供决策支持，包括制定控制策略、优化资源配置、评估政策效果等。

4. 成果展示与传播：GIS的可视化功能可以将水污染控制规划的成果以地图、图表等形式展示出来，便于公众理解和接受。

四、基于GIS的水污染控制规划研究方法基于GIS的水污染控制规划研究主要包括以下几个步骤：1. 数据收集：收集各类水污染相关数据，包括水质监测数据、排放源数据、地形地貌数据等。

2. 数据处理与分析：利用GIS软件对数据进行处理和分析，包括空间插值、聚类分析、趋势分析等。

3. 制定控制策略：根据分析结果，制定针对性的水污染控制策略，包括源头控制、过程控制和末端治理等。

基于ArcGIS Engine的洪水风险图信息可视化研究的开题报告一、研究背景和意义洪水是自然灾害中最为常见、危害最大的一种。

据国家气象局统计，1961年至2010年，全国平均每年受灾人口达到2300万人，直接经济损失约为190亿元。

如何有效地预测、预警和防御洪水，保证人民生命财产安全，已成为当前急需解决的问题。

洪水预警和防御需要精准的数据和信息支持，而洪水风险图是其中重要的一部分。

基于ArcGIS Engine的洪水风险图信息可视化研究，旨在通过可视化的方式，让相关部门和公众更加直观地了解洪水可能引起的危害和影响范围，以便针对性地制定预警和防御措施。

此外，该研究也具有推动GIS技术在洪水预警和防御中应用的重要意义。

二、研究内容1.洪水风险图制作方法研究通过搜集相关算法和标准，总结制作洪水风险图的方法，并根据实际应用情况进行优化和改进。

2.基于ArcGIS Engine的系统开发选用ArcGIS Engine作为开发平台，结合洪水风险图制作方法，开发出洪水风险图信息可视化系统，实现洪水风险信息的可视化展示和分析。

3.系统测试和评估对系统进行功能测试和性能评估，并在实际应用中进行验证和优化，以保证系统的有效性和稳定性。

三、研究方法1.文献调研和理论分析通过搜集国内外相关文献和资料，了解洪水风险图制作的方法和技术，分析其优缺点，为研究提供理论支持。

2.系统设计和开发根据前期调研和理论分析的结果，进行系统设计和开发，并对开发过程中遇到的问题进行解决。

3.数据收集和处理收集和处理洪水、地形、遥感等相关数据，为洪水风险图的制作提供数据支持。

4.系统测试和评估对系统进行功能测试和性能评估，并在实际应用中进行验证和优化，以保证系统的有效性和稳定性。

四、预期目标和成果本研究的预期目标和成果包括：1.实现洪水风险图的可视化展示和分析功能，提高洪水预警和防御的精确度和效率。

2.提供一个基于ArcGIS Engine的洪水风险图信息可视化系统，为相关机构和公众提供可视化数据支持。

基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划探究一、引言水污染对人类的健康和环境造成了严峻的恐吓，而有效的水污染控制规划是解决这一问题的关键。

传统的水污染控制方法通常仅凭阅历和常规监测数据，缺乏整体的空间分析和决策支持能力。

地理信息系统（GIS）的引入为水污染监测与控制提供了新的思路和方法。

本探究旨在探讨基于GIS的水污染控制规划，提出一种系统性的方法来分析、评估和制定水污染控制策略。

二、GIS在水污染控制规划中的应用1. 空间数据管理：GIS能够对水污染相关的空间数据进行管理和整合，包括水质监测数据、地形地貌、土地利用和相关水文因素等。

通过将这些数据整合到一张地图中，可以更明晰地了解水污染的空间分布特征和影响因素。

2. 空间分析与模型建立：GIS提供了一系列的空间分析工具和模型，可以对水污染数据进行空间统计分析和建模。

例如，可以使用空间插值方法对有限的水质监测数据进行推断，以得到全区域的水质状况。

此外，还可以建立污染物扩散模型，分析其输运路径和影响范围，为水污染源的管控提供依据。

3. 决策支持系统：基于GIS的水污染控制规划还包括决策支持系统的建立，将各种数据、模型和分析结果集成在一个系统中，为决策者提供全面的信息支持。

决策支持系统可以援助决策者快速评估不同的控制策略和措施，制定最佳的水污染控制规划。

三、基于GIS的水污染控制规划流程1. 数据采集与整理：收集和整理各类与水污染相关的数据，包括水质监测数据、地形地貌数据、土地利用数据等。

同时，进行数据预处理和质量控制，确保数据的准确性和可靠性。

2. 空间分析和模型建立：利用GIS的空间分析工具和模型，对水污染数据进行空间统计分析，建立污染物输运模型等。

通过对数据进行分析，揭示水污染的空间分布特征和影响因素，为控制策略的制定提供依据。

3. 排污源定位与管控：依据空间分析结果，确定水污染的主要排污源，并制定针对性的管控策略。

通过GIS的空间数据管理功能，实现对排污源的准确定位和监管。

网格GIS在水层污染物可视化中的应用杨娟，陶叶青辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院，辽宁阜新（123000）E-mail：jiakoudewoj@摘要：网格GIS(地理信息系统)是GIS在网格技术支持下，用以构建空间信息服务体系的技术系统。

本文在分析了网格GIS的基础上，基于网格技术和水环境数值模拟方程，研究污染物在水环境中的运移扩散规律，并实现污染物扩散的可视化表达。

关键词：网格，网格GIS，可视化1. 引言随着网络技术的进一步发展，“网格” 出现的频率越来越高，人们对网格技术所寄予的希望也可见斑。

所谓网格(Grid) [3]，是指将机群、超级计算机、大规模存储系统、数据库以及其它地理上分散的特殊仪器设备，甚至个人计算机等所有的计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源等连接起来作为单个统一资源使用。

从而能够方便快捷地解决各种复杂的问题。

网格的最终目标是实现像电力网那样的网格资源应用模式，使得用户使用网格资源就像使用电力一样方便。

同时，网格在GIS领域也受到了极大的重视。

GIS在经历了四十多年的飞速发展后，人们对空间信息处理效率、服务质量等需求伴随空间数据的飞速膨胀正急剧提高，许多大型空间信息应用问题迫切需要解决。

近些年，“数字地球”、“数字城市”成为GIS的发展方向，而基于TCP／IP协议的万维网却难以很好地解决．“数字地球”、“数字城市” 的实时处理和信息共享等方面的问题。

这样，基于网格计算的GIS(GRIDGIS)应运而生。

在网格环境下，GIS能够利用网格的优势对自身的功能进行拓展和完善，为各种用户提供快速、高效的空间信息服务。

同时，网格中大量的高性能计算机能够通过组合和协同进行空间信息的分析和处理，大幅度提高GIS的数据处理速度，也更加有效地利用所存储的空间数据资源。

2. 网格GIS的特点网格技术研究工作主要涉及网格计算、信息网格等方面。

网格计算(Grid Computing)通过网络连接地理上分布的各类计算机(包括机群)、数据库、各类设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，它的应用包括分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等。

《基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划研究》篇一一、引言水污染已成为全球范围内亟待解决的重大环境问题之一。

随着城市化进程的加快和工业化的深入发展，水资源的污染问题日益严重，对人类健康和生态环境造成了巨大的威胁。

地理信息系统（GIS）作为一种强大的空间分析工具，具有高效的数据处理和分析能力，对于水污染控制规划的制定和实施具有重要意义。

本文将探讨基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划研究，旨在为水污染防治工作提供科学的决策支持。

二、研究背景及意义随着经济的快速发展和人口的不断增长，水资源的供需矛盾日益突出，水污染问题愈发严重。

水污染不仅影响人们的饮用水安全，还对生态环境造成破坏。

因此，制定科学、有效的水污染控制规划显得尤为重要。

GIS作为一种集地理信息处理、空间分析、数据可视化等功能于一体的技术手段，在水污染控制规划中发挥着重要作用。

通过GIS技术，可以实现对水污染数据的快速采集、处理、分析和展示，为水污染控制规划的制定和实施提供科学依据。

三、研究方法与数据来源本研究采用GIS技术，结合水污染相关数据，进行水污染控制规划的研究。

数据来源主要包括以下几个方面：1. 水质监测数据：包括各地区的水质监测数据，如pH值、溶解氧、氨氮、总磷等指标。

2. 空间数据：包括地形地貌、河流湖泊、行政区划等空间数据。

3. 社会经济数据：包括人口分布、工业布局、农业活动等社会经济数据。

在数据处理过程中，首先对水质监测数据进行清洗、整理和标准化处理，然后结合空间数据和社会经济数据进行空间分析，最后利用GIS技术进行数据可视化和结果展示。

四、基于GIS的水污染控制规划研究1. 水质空间分布分析通过GIS技术，可以实现对水质空间分布的快速分析。

首先，将水质监测数据与空间数据进行关联，然后利用插值法对缺失数据进行填充，最后进行空间插值分析，得到各指标的水质空间分布图。

通过分析水质空间分布，可以找出污染严重的区域和潜在的污染源，为制定针对性的水污染控制措施提供依据。

《基于地理信息系统（GIS）的水污染控制规划研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，水污染问题日益突出，已经成为全球共同面临的重大环境问题。

为了有效应对水污染问题，进行科学、系统的水污染控制规划显得尤为重要。

地理信息系统（GIS）作为一种集空间数据管理、分析、可视化于一体的技术手段，为水污染控制规划提供了强大的技术支持。

本文将基于地理信息系统（GIS）对水污染控制规划进行研究，旨在为水污染治理提供科学、有效的决策支持。

二、研究背景与意义随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，给生态环境和人类健康带来了巨大威胁。

水污染控制规划是解决水污染问题的关键措施之一，而地理信息系统（GIS）作为一种先进的技术手段，可以实现对水污染的空间数据管理、分析和可视化，为水污染控制规划提供科学、有效的决策支持。

因此，基于GIS的水污染控制规划研究具有重要的现实意义和理论价值。

三、研究方法本研究采用GIS技术，结合水污染相关数据，进行水污染控制规划研究。

具体方法包括：1. 数据收集：收集水污染相关数据，包括水质监测数据、地理信息数据、社会经济数据等。

2. 数据处理：利用GIS软件对收集的数据进行处理，包括空间数据的配准、投影转换、格式转换等。

3. 空间分析：运用GIS的空间分析功能，对水污染数据进行空间分析，包括空间分布、空间聚类、空间关联等。

4. 模型构建：根据空间分析结果，构建水污染控制规划模型，包括水质模型、水量模型、排放模型等。

5. 结果可视化：将模型结果进行可视化展示，包括地图、图表等。

四、研究内容1. 水污染现状分析：利用GIS技术对水污染数据进行空间分析和时间序列分析，了解水污染的现状和趋势。

2. 水源地保护规划：根据水污染现状和水质要求，制定水源地保护规划，确定保护范围和保护措施。

3. 污水处理设施规划：根据水污染情况和地形地貌特点，规划污水处理设施的布局和规模，提高污水处理效率。

收稿日期:2002Ο04Ο22作者简介:丁贤荣(1955—),男,江苏句容人,副教授,主要从事数字河流、水环境GIS 及决策支持系统研究.GIS 与数模集成的水污染突发事故时空模拟丁贤荣1,徐　健1,姚　琪2,陈　永1,曾贤敏1(1.河海大学水资源环境学院,江苏南京　210098;2.河海大学环境科学与工程学院,江苏南京　210098)摘要:根据水污染事故发生、发展具有诸多时空和污染源类型不确定性的特点,以及污染事故控制与处理的时效性和最大限度减少损失的原则,采用弹性组织出事现场信息的方法,分析污染事故的基本状况,实现河流水污染突发事故影响状况的高效模拟.将GIS 与水污染模型技术相结合,开发了适合长江三峡水环境决策管理的水污染事故模拟子系统.系统可反映污染事件造成的水污染状况及其时空变化过程,能为突发性水污染事故处理提供强有力的决策支持.关键词:三峡;水污染事故;时空模拟;地理信息系统;水质模型中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1980(2003)02Ο0203Ο04近年来水污染事故屡见不鲜.大事故如2002年“展望”号油轮在西班牙海岸触礁沉没,几年前埃克生石油巨轮在加拿大海域出事,造成大量原油泄漏;小事故则难以计数,其大多数是由内河运输化肥、农药、石油及其他有害化学物品的船只,以及沿岸化工企业的储存容器等失事造成的.水污染事故不仅造成直接的财产与人身损失,而且造成许多环境灾害问题.多数河流既是内河运输的航道,也是沿岸城市、企业以及乡镇的水源地.一旦河流上游发生水污染事故,受害最大的还是下游沿岸城乡供水系统和水生态环境.为了使水污染事故造成的经济社会损失减小到最低程度,有必要对水污染事故造成的污染水体进行时空监测与模拟分析,为行政主管部门提供事故应变决策依据.各种水域的水污染模型研究较多,但水污染模型与地理信息系统(GIS )集成的水污染模拟系统则不多见.模型计算的优点在于能结合水环境的物理化学条件进行数值模拟分析,GIS 的优点是具有很强的空间分析能力,二者有机结合,不仅可以分析水污染状况,而且可以分析污染事故对沿岸具体城乡经济、社会及环境的影响.这种影响分析正是管理决策层所急需的决策依据.1　水污染突发事故的不确定性水污染事故发生、变化及其计算分析的不确定性主要有以下几个方面:(a )发生时间、空间的不确定性.运输船舶的失事以及沿岸污染物容器破裂本身难以预料,因此失事的时间、地点更难确定.(b )污染源的不确定性.即使知道了出事时间、地点,但出事对象释放的污染物类型、数量一时也难以确定,而这些数据恰恰是水污染模拟分析的基本参数.(c )出事水域性质的不确定性.水域的水流状态直接影响污染物的扩散方式与速度.水域不仅有江河湖海之分,即使在同一河段,仅岸别不同,水流性质差异就很大,何况还有洪水、潮汐、风浪等瞬时水文变化.(d )受害对象的不确定性.各种水域的开发利用方式及程度各不相同,同等规模和程度的污染事故,造成的污染危害千差万别.若城市水源地受到污染,则城市供水就会突然中断,其后果将是灾难性的.此外还有污染事故信息的不完整性与不可比性.虽然水污染事故层出不穷,但至今还不可能获得一场典型污染事故的全程信息.即使某些事故信息相对较完整,往往也不具有事发环境时空的可比性.综上所述,由于水污染突发事故发生时间、空间、规模、过程、水域背景、影响对象的不确定性,以及信息的不完整性,因此准确模拟与分析水污染突发事故目前还是一个难题.第31卷第2期2003年3月河海大学学报(自然科学版)Journal of H ohai University (Natural Sciences )V ol.31N o.2Mar.20032　水污染突发事故模拟的技术路线由于水污染事件的诸多不确定性,故适合此类模拟分析的方法应具备非结构化、智能化模拟功能.而目前可用的分析模型多为结构化的确定性数学模型,模型用到的定量参数还需要率定,因此必须对模型参数作切合实际的处理.2.1　模拟分析原则21111　污染事故最大化控制原则污染事故模拟需对总体水污染状况有基本的反映,如污染带基本浓度、位置、规模、运动状态、波及对象等.21112　时效原则快速反应能力决定了水污染控制对策的成败.一旦得到事故报警,即使在许多基本参数不完全准确的情况下,系统也应能提供相应的污染事故的参考信息,如何时、何地、何对象已经或将要受到影响,受到什么样的影响等信息.2.2　模拟输入参数的弹性组织由于目前水环境监测系统不能进行同步监测,污染事故的模拟则不能完全依赖于实测数据,因此通常采用弹性组织法来输入模拟参数.弹性组织法包括假设法、类比法等.假设法是假设事发地有目击者能提供出事的地点、时间、出事对象(如沉船)等基本信息,甚至还能提供相对专业的信息,如出事船只大小、运载物品的类型以及当地水情状况描述等.类比法是根据有限的现场信息以及相关知识与经验,经专业分析可推断出事水域基本信息,如水文情势(流速、流量、水深等)、污染源及其污染状况等.3　GIS空间分析与水污染信息表达污染信息可视化,除了应能以“场”的形式[1]展现污染带浓度分布外,还应能在时间上提供事故污染过程及污染动态信息,在空间上提供区域地理信息表达.关注与使用水污染模拟结果的人员大多数是地方行政领导和一些非专业人员,因此模拟分析结果应能实时、直观、明确地展现.采用GIS,可根据目击者提供的地名与位置,获取事发地的地理坐标,可充分利用遥感技术获得水环境及水污染信息,作为水污染模型建立与检验的一体化信息资源.水环境管理与决策分析,有利于建立污染源与水环境保护对象的空间关系,如污染源与水源地、取水口、水产养殖区和水生态保护区之间的方位、距离等关系,污染带空间分布亦可同时体现.水污染的空间关系有3种形式:一是显性空间关系,即受污染对象与污染带的直接空间关系,如地理对象之间的方位、距离等;二是隐性空间关系,即通过第三空间对象的属性传递产生的两对象之间的非显性空间关系,如突发事故水污染带污染了取水口,受害最严重的不是取水口,而是广大供水服务区用户,即影响了他们的正常生产和生活;三是动态空间关系,即二者的空间影响随着时间不断变化,如随着污染带的运移,其上游的保护目标空间上是逐渐脱离污染带,而其下游保护目标则将要或正在受到污染带侵袭.水污染事故处理的决策者不仅关注水体污染本身的信息,更关注如何将污染损失减少到最低限度的信息,尤其是水污染的隐性和动态空间关系,而这可在GIS环境中进行充分的分析与表达[2].4　河流污染事故模型污染事故中污染物质的排放,可认为是在有限时间内的连续排放,故可采用瞬时无限长线源无界空间的一维水流二维扩散模型[3]C′(x,y,t)=m z4πDtexp-(x-ut)2+y24Dt-kxu(1)并经过卷积计算(式(2))得出污染扩散混合带浓度分布.C(x,y,t)=∫t′0C′(x,y,t-τ)dτ=∫t′0m z4πD(t-τ)exp-[x-u(t-τ)]2+y24D(t-τ)-kxudτ(2)402河海大学学报(自然科学版)2003年3月式中:C (x ,y ,t )———t 时刻x ,y 处的污染物浓度;m z ———污染物排放强度;D ———扩散系数;k ———综合降解系数;t ———需要预测污染物变化状态所设定的时间;t ′———预计污染物排完所需时间;τ———卷积变量;u ———断面平均流速;x ,y ———相对于污染源位置的坐标值.利用式(1)计算时需提供事故发生地的位置、流速,污染物现场监测资料及该污染物的本底值资料.污染事故一旦发生,应立即组织现场监测,获得污染源的排放强度m z .监测断面布设位置,可根据当时水流的流速、污染事故已发生的时间、污染物的类型等实际情况确定,一般可设在事故发生地下游100～500m 处.监测垂线,一般宜布置左、中、右3条,具体位置根据污染事故位置及断面流速分布情况而定.测点数目,根据水深及污染物类型确定.现场监测往往受到许多条件的限制,或不能及时到场,或不具备监测条件等,此时可根据上述弹性组织方法确定相关模拟输入参数.式(1)理论上仅适用于矩形水槽均匀流浓度场扩散模拟计算,在弯曲河流上使用时,由于部分参数需要取河段平均值,对计算精度有一定影响.由于污染事故存在许多不确定性,如泄入江河的污染物类型不同,其扩散、降解性能各异,如何准确模拟污染事故,仍有许多问题需要研究.5　长江三峡水污染突发事故模拟演示长江三峡工程建设对环境的影响受到广泛关注.1999年,河海大学等研制了三峡大坝至葛洲坝两坝区间水环境决策支持系统①.该系统以水环境污染控制为重点,建立区间水环境GIS ,水量、水质一、二、三维模型,以及决策分析系统,支持水环境管理.其中水污染事故模拟系统是一独立子系统.一旦发生因沉船、泄漏之类突发性水污染事故,该子系统可为此类事故处理提供决策支持.图1　水污染突发事故时空模拟演示Fig.1　Sp ace 2time simulation of sudden w ater pollution at Three G orges水污染突发事故模拟系统采用模型式(2),经VB 编程模拟计算获得污染带浓度时空分布.污染带时空分布与受污染带影响的水厂等水源保护对象的时空关系信息可在MapInfo 管理的GIS 环境中进行处理与表达.其操作过程如下:假设在两坝区间任意地点发生沉船污染事故,则启动该系统,在GIS 界面用鼠标点击事发地点,根据界面提示输入沉船上污染物总量(假设1000t );假设事发1h 后在事发地下游100m 处,分左、中、右3条垂线进行了监测,获得3条垂线的流速分别为014m/s ,015m/s ,014m/s ,污染物浓度分别为100m g/L ,300mg/L ,200mg/L.取扩散系数D =1m 2/s ,综合降解系数k =0,那么系统可模拟预测出事故发生后任意时间污染水体的状况(相对于上游来水本底浓度值),见图1.该系统不仅可直观提供污染带的时空分布,而且可动态计算污染带面积、污染带与相关保护对象之间的502①河海大学,长江三峡水环境监测中心.三峡大坝和葛洲坝区间水环境监测及决策支持系统研究报告.1999.第31卷第2期丁贤荣,等　GIS 与数模集成的水污染突发事故时空模拟602河海大学学报(自然科学版)2003年3月距离变化等数据,同时还可根据动态监测值进行污染带分析计算.6　结 语将GIS与水质数学模型相结合,对水污染事故进行模拟分析,不仅可反映污染事件造成的水污染状况及其随时间的变化过程,而且可表达事发地及其污染水体的地理位置及其空间变化情况,尤其是受害对象与污染事故发展的时空关系.GIS与数模集成的水污染事故时空模拟系统对于突发事故具有快速反应能力,计算模型所需输入参数具有较大弹性,不受实测资料缺乏的限制,模拟过程可根据具体情况进行人工干预.这可为水环境保护,尤其是为处理突发性水污染事故提供强有力的决策支持.参考文献:[1]郭仁忠.空间分析[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,2000.217—220.[2]边馥苓.地理信息系统原理和方法[M].北京:测绘出版社,1996.56—120.[3]黄克中.环境水力学[M].广州:中山大学出版社,1997.36—41.GIS and numerical model integrated for space2time simulation ofsudden w ater pollutionDING Xian2rong1,XU Jian1,YAO Q i2,CHEN Yong1,ZENG Xian2min1(1.College o f Water Resources and Environment,Hohai Univ.,Nanjing210098,China;2.College o f Environmental Science and Engineering,Hohai Univ.,Nanjing210098,China)Abstract:In consideration of the indeterminateness in space2time distribution and pollution s ources of sudden water pollution and on the basis of the time effectiveness of pollution control and remediation and the principle of decrease of pollution losses to a minimum,an analysis was made of the present situation of pollution accidents by flexible description of the pollution information,realizing a highly efficient simulation of the im pacts of sudden pollution in rivers. Furtherm ore,a subsystem for simulation of water pollution accidents suitable for decision2making in management of water environment of the Three G orges was developed by integration of GIS with the technology of water pollution m odeling.The subsystem can reflect the specific situation of pollution accidents and its space2time variation,provide a powerful support for decision2making in treatment of water pollution accidents.K ey w ords:Three G orges;water pollution accident;space2time simulation;GIS;water quality m odel。

基于SD-GIS的水污染事故水质时空模拟和动态调控仿真系统研究1张波1,秦宇1(1.环境保护部信息中心,北京市朝阳区育慧南路1号,100029摘要:针对我国面临的重大水污染事故,结合前期建立的一维和二维系统动力学水质模型,将SD模型与GIS关联与集成,开发基于二三维一体化的水污染事故水质时空模拟和动态调控仿真系统;以2005年11月发生的松花江水污染事件为例,进行水质模拟结果验证和可视化动态调控示范等,在时间和空间两个维度上对污染带迁移和转化进行动态模拟和趋势预测,实现了突发水污染事故水质浓度的模拟、预测和基于不同应急策略的模型调控。

关键词:系统动力学;地理信息系统;水污染事故;时空模拟;一、引言近年来我国重大水污染事故频繁发生,对生态环境、人民健康及社会安全造成严重影响。

例如,发生在2005年11月份的松花江水污染事故和12月份的广东北江镉污染都是重大水污染事故的典型案例。

在水污染事故的应急过程中,迫切需要掌握污染带的时空分布及污染物的浓度,从而快速、有效地制订应急响应的策略方案。

为满足水污染事故快速处置的要求,结合事故现场的实际监测数据,利用水质数学模型(简称“水质模型”对污染团到达各重要断面的时间、浓度、影响范围等做出及时准确的预测,模拟各种应急策略和方案的效果,为事故的应急决策提供定量参考的依据,是提升环境事故应急能力的重要途径。

然而,由于水污染事故在发生时间和空间、污染强度、污染物类型、发生水域的水文条件等方面具有很强的不确定性,并且污染物种类多样,迁移转化行为复杂,其运动机理比一般正常河流的污染状况更难掌握。

而现有水质模型用于水污染事故的水质模拟存在模型结构复杂,参数众多且难以率定,可视化动态调控功能弱等缺点,难以满足水污染事故时空动态模拟和预测的需要,更难对事故应急策略的制定提供快速和科学的依据。

针对我国面临的重大水污染事故,结合本文作者前期构建的一维和二维系统动力学水质模型,以二三维一体化的GIS软件作为空间计算平台开发水污染事故水质时空模拟和动态调控仿真系统。

地理信息系统知识：GIS在水环境治理中的应用地理信息系统（GIS）是一种利用计算机存储、处理、分析、展示地理空间数据的工具。

在现代环境治理中，GIS已经成为一种不可或缺的技术手段。

本文将以水环境治理为例，探讨GIS在环境治理中的作用。

一、水环境治理的意义水是人类生存的基本需求，也是自然生态系统中最重要的组成部分。

但是，在人类社会高速发展的过程中，水质逐渐变差，水污染问题日益突出。

不仅对人类健康造成严重危害，同时还对整个生态环境产生重要而深远的影响。

因此，治理水环境成为了当今世界各国要面对的重要任务。

二、GIS在水环境治理中的应用GIS技术在水环境治理方面发挥了巨大的作用，主要包括以下几个方面：1.水质监测：GIS可以将各种水体的监测数据进行地理信息的整合，实现各种数据的叠加与分析，更加全面、系统地监测水质。

通过对多维数据的分析处理，可以实时监测水质，为环境管理者提供基础数据支撑，准确判断水环境目前的状况和趋势，及时发现并处置水污染事件。

2.水资源管理：GIS可以建立水文地理数据库，记录水源、水库、水闸、水渠和灌溉设施的详细信息。

通过对数据库中数据的比较和分析，管理部门可以更准确地评估水资源的量和质量，及时调配和管理水资源的使用。

3.水环境模拟分析: GIS可以模拟水污染事件的扩散和影响范围，从而准确预测事故可能对当地水环境造成的影响，为应急处理提供决策支持。

此外，还可以模拟水文过程，预测洪涝灾害等天然灾害事件及其影响范围。

4.水资源规划与评估: GIS可以对地表水和地下水资源的蓄存情况、分布、水量、水质等信息进行快速准确的空间分析，从而制定合理的水资源管理方案和决策，同时提高决策的科学性和信息基础。

5.应急处理：当水环境遭受突发事件时，GIS集成了传感器、卫星遥感等高新技术，能够提供多维信息的可视化显示，帮助决策人员快速、准确地做出决策。

三、GIS在国内水环境治理应用的案例1.廊坊市GIS水环境系统该系统依托信息化、远程监测、报警、信息分享等技术手段，实现廊坊市水环境监测、水质评价、水环境应急、决策支持等管理工作的有效推进。

第35卷第1期2010年1月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ngV o l 35N o 1Jan作者简介:黄志军(1977-),男,工程师,现在北京大学攻读硕士学位,主要从事地理信息系统、遥感图像处理、水科学与三维数字城市等研究。

E -m ai:l w s w _107@163 com收稿日期:2009-06-16基金项目:中国与意大利国际合作项目 广东省北江流域防洪决策3S 技术支持系统 (简称为GB3S)基于水文仿真模型与GIS 的三维可视化在城市洪水演进中的模拟研究以马鞍山为例黄志军,王树文( 北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京 100871; 天津市测绘院,天津 300381)摘 要 本文对城市三维可视化虚拟场景构建和洪水演进实时动态模拟及其实现方法进行研究。

以洪水水文数学模型为核心计算方法,对系统构建过程中的关键技术进行了深入探讨和研究,构建了城市洪水演进和洪水淹没三维模拟系统。

研究表明,三维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于城市防洪决策及水利工程有重要意义。

以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟。

关键词 城市防洪;三维地形仿真;水文数学模型;洪水演进模拟;地理信息系统中图分类号 P208 文献标识码 A 文章编号 1009-2307(2010)01-0088-041 引言在中国,洪水是一种常发性自然灾害,特别对于城市和蓄洪区,如果能够预先获知洪水的淹没范围和水深的分布情况,及时、准确地预报洪水演进行为,对于挽救人民的生命财产和减少洪涝灾害损失都具有十分重要的价值[1]。

目前,洪水淹没模拟研究大多采用二维水动力方程数值计算方法,动态模拟洪泛区洪水淹没变化[2,3]。

但其需要大量下垫面基础资料和边界条件,而资料获取和更新都通常不是很及时,因此该研究应用发展不是很快。

基于GIS的区域水土保持成果可视化系统设计与应用摘要：水土流失是一个严重的生态环境问题，它不仅造成土壤资源的严重流失和生态平衡的失衡，而且带来不可弥补的经济损失，对人类社会的生存和发展构成严重威胁。

随着中国经济实力的迅速提高，在过去几十年里，中国在水土保持方面取得了相当大的成就。

然而，在水利发展和改革的新要求下，如何提高水土保持管理水平仍是今后水土保持工作的重点。

开展水土保持是区域生态、经济和社会可持续发展的重要途径，也是生态文明建设的重要支撑。

关键词：GIS技术；水土保持；规划设计；水土保持是生态文明建设的重要组成部分。

然而，随着物联网、5G、人工智能、大数据技术和对地观测技术的快速发展，水土保持工作呈现出内容多、数据呈指数级增长、更新速度快等特点，迫切需要研发一套可全面展示区域水土保持成果的系统。

一、区域水土保持成果数据的特点1.数据量大。

水土保持成果数据包含水土流失时空演变数据、水土流失影响因子数据（气象、地形地貌、土壤、植被和土地利用等数据）、水土保持重点工程数据、水土流失动态监测站数据和水土流失预防监督与监管数据等，特别是由于高精度、多尺度遥感影像的运用，水土保持成果数据呈现出数据量大的特点。

随着物联网、5G、大数据和人工智能技术的飞速发展，存储数据将呈指数级的增长。

2.数据类型多样。

由于水土保持工作面广，水土保持成果数据包含矢量数据、栅格数据、图片，文字、视频等，具有结构化、半结构化和非结构化等多种数据形式。

因此，水土保持成果数据呈现出来源广、多样化、多尺度、高维度、高复杂性的特点。

3.数据更新速度快。

随着大数据时代的来临，过去水土保持成果数据通常是半年甚至一两年才更新一次，而现在更新的频次可能是每个月或每个半月。

4.数据价值巨大。

由于汇集了多种数据，这些数据隐藏着很多规律、知识和模式，对政府的决策具有重要意义，价值巨大。

二、区域水土保持成果可视化关键技术研究1.多源多尺度数据融合技术。

GIS在环境污染监控中的应用摘要：近年来，我国频繁发生环境污染事件，造成的损失和危害也因此越来越严重。

地理信息系统（GIS）技术在进行污染监控、应急处理中的作用也日益显著。

本文以问答的形式，以假设嘉陵江某河段遭受重金属污染为例，利用GIS建立环境监测模型，实现污染物的动态监测，为污染应急监测提供新的技术方法。

关键词：GIS、污染物扩散、污染监控、应急处理环境是人类赖以生存和发展的基本条件，环境污染问题已经成为威胁人类生存的严重问题。

随着工农业生产节奏的加快与生产活动的日益频繁，环境污染事件的发生次数大大增加，特别是近年来连续发生的水环境污染事件——南京江宁百家湖污染、云南南盘江铬污染、广西龙江镉污染事件等，更是给整个社会敲响警钟。

日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。

GIS作为当前高科技发展的产物，集图形、图像与属性数据管理、处理、分析、输入、输出等功能为一体。

环境监测离不开环境信息的采集和处理，而环境信息85％以上与空间位置有关，因此地理信息系统就成为环境监测的有效工具。

GIS用于水资源环境监测，主要是对水质监测数据和空间数据进行科学有效的组织和管理，能够让管理人员方便地对各种空间信息进行查询、修改和编辑等；通过GIS强大的空间分析和图标分析功能，实现对空问和检测数据的分析和专题图的制作，进而为污染治理方案的制订提供有效的信息支持。

比如Adamus和Bergman采用GIS与筛选函数，分析水域内无点污染源的载荷分布；Richard和Host应用GIS与相关函数，分析河流生物与上游土地应用及河流形状的关系；中国环境科学院郑丙辉等应用GIS，定量分析昆明市松华坝水库的流域面源污染。

1、预设问题现假设在嘉陵江某段河流发生重金属污染事件，污染物正向下游进行扩散，并对下游地区的生活用水的供给造成威胁。

传统的监控主要采取沿线布设监测点的方法，通过对河流水质检验分析污染物浓度来确定污染物是否已对该地域水体造成污染。

蓄水层中污染物的3D可视化设想一下，你为某个水利部门工作，这个水利部门已经知道在一些地方，挥发性化学物质（VOCs）在泄漏。

科学家已经将这个地区蓄水层中的VOCs标记出来了，而你则想通过3D的形式向政府和公众更好地展示污染物的分布情况。

数据：ArcTutorial—3D Analyst —Exercise02，其中VOC数据由San Gabricl流域水文质量中心提供。

步骤：1.打开文件在ArcScene中打开ArcTutorial—3D Analyst —Exercise02—Groundwater.sxd，在TOC 窗口中共显示4个图层，它们代表的意义分别是：plume—污染物分布的高程值，congrd—污染物的污染等级，facility—公共设施面图层，wells—水井点分布点图层。

2.显示污染物分布状况我们将把congrd污染物的污染程度栅格数据叠加到Plume 污染物分布的TIN表面上，以三维形式呈现污染程度。

2.1设置基本高度在congrd图层上右键，单击属性，打开图层属性对话框。

在基本高度标签下“从表面获取的高程”选择“在自定义表面上浮动”，然后通过下拉菜单或文件夹图标将目标定位到plume图层。

图1 为congrd设置基本高度2.2设置符号化方案为了让污染物的污染程度清晰可见，我们将调整congrd图层的符号化方案。

在“符号系统”标签下，选择“拉伸”显示，在色带的下拉菜单中选择红色的渐变色。

单击应用，确定。

图2 为congrd设置符号化方案2.3取消plume的可见性在内容列表中将plume图层的可见性取消。

这时候可以看到污染物的分布形状以及它的污染程度。

3.显示污染分布和水井的关系我们已经可以看到有些水井点位于污染物分布范围内，但是，要想判断哪个水井点受到的影响最大仍然比较困难，因为我们只能看到水井点在平面上的分布，而不知道它在深度上的分布。

因此我们需要突出水井点在纵向上的属性。

基于WebGIS的一维水体污染扩散模拟的实现李娜【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)011【摘要】为了将互联网和地理信息系统(WebGIS)结合起来,并在不受环境限制的条件下模拟水污染扩散情况,从而及时有效地处理突发性水污染事故.对一维水体污染扩散的数学模型进行了重点分析和求解,并利用河道中的主要测试点数据进行编程,同时结合Web技术,提出了水污染事故应急分析中的一维水体污染扩散模拟实现方案.%By combining Web with the geography information system (GIS) , the diffusion of water pollution is simulated without any environmental constraint to handle the sudden water pollution incidents efficiently in time. The one-dimensional mathematlC model of water pollution diffusion is analyzed emphatically. A solution to realize the one-dimensional model of water pollution diffusion in the sudden watcr pollution incidents is proposed according to the author programs for the main data of the river channel in combination with Web.【总页数】3页(P60-62)【作者】李娜【作者单位】陕西教育学院计算机科学与技术系,陕西西安710061【正文语种】中文【中图分类】TN915-34【相关文献】1.基于WebGIS的危险性气体扩散模拟系统研究 [J], 丁扬;张正涛;李治洪2.基于WebGIS的一维水质模型实现 [J], 付立冬;王艳;夏广锋3.基于WebGIS的洪水模拟仿真系统的设计与实现 [J], 常静;崔雅博;窦晓楠4.基于Web GIS的流感传播模拟与预警系统的设计与实现 [J], 鲁学亮;刘臻5.基于WebGIS的环境污染物扩散预测分析系统设计与实现 [J], 许志伟;易加仁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。