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1、资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT第第七七章章 环境污染模拟与预测环境污染模拟与预测GISq 环境污染模拟与预测环境污染模拟与预测 q GIS环境下模型空间离散技术环境下模型空间离散技术q 大气污染扩散模拟大气污染扩散模拟GISq 水体污染扩散模拟水体污染扩散模拟GIS12/26/20221资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq 水环境模型及其水环境模型及其GIS表达表达q GIS与一维水体污染扩散模型的集成与一维
2、水体污染扩散模型的集成qGIS与二维水体污染扩散模型的集成与二维水体污染扩散模型的集成7.4 水体污染扩散模拟水体污染扩散模拟GIS12/26/20222资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT7.4.1 水环境模型及其水环境模型及其GIS表达表达q水环境模型成为解决各类复杂水环境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。污染问题的有力工具。qGIS为水环境模型提供数据输入和数据为水环境模型提供数据输入和数据管理功能。管理功能。qGIS可以通过可视化功能将结果直观地可以通过可视化功能将结果直观地表达
3、出来。表达出来。12/26/20223资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq水质模型是一个用于描述污染物质在水环境中的混合、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。反映污染物数量与水环迁移过程的数学方程或方程组。反映污染物数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。提供基础的量化依据。q建立水质模型，首先要针对所研究污染的性质选择合适建立水质模型，首先要针对所研究污染的性质选择合适的变量，
4、明确这些变量的变化趋势以及变量相互作用的的变量，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，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、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。提炼模型，以解决实际问题。7.4.1 水环境模型及其水环境模型及其GIS表达表达12/26/20224资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的分类水质模型的分类 q以管理和规划为目的，分为四类。
5、以管理和规划为目的，分为四类。q河流水质模型河流水质模型q河口水质模型河口水质模型q湖泊（水库）水质模型湖泊（水库）水质模型q地下水水质模型。地下水水质模型。12/26/20225资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的分类水质模型的分类 q根据水体的水力学和排放条件是否随时根据水体的水力学和排放条件是否随时间变化间变化。q稳态模型：用于模拟水质的物理、化学稳态模型：用于模拟水质的物理、化学和水力学过程。和水力学过程。q非稳态的模型：用于计算径流、暴雨过非稳态的模型：用于计算径流、暴雨过程中水质的瞬
6、时变化。程中水质的瞬时变化。12/26/20226资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的分类水质模型的分类 q根据研究水质维度根据研究水质维度分为四类。分为四类。q零维水质模型：为对于流量的加权平均，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。常用作其他维度模型的初始值和估算值。q一维一维水质模型：主要研究污染物浓度水质模型：主要研究污染物浓度沿程变化及断面上随时间的变化。沿程变化及断面上随时间的变化。q二维二维水质模型水质模型q三维三维水质模型：水质模型：能精确反映水
7、质变化，但能精确反映水质变化，但是受到紊流理论研究的局限是受到紊流理论研究的局限。12/26/20227资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的建模水质模型的建模q（1）模型概化）模型概化 针对所研究污染的性质选择关心的变量，明确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，力求所建模型保证能够反映实际状况的同时，力求所建模型尽可能简单。尽可能简单。q（2）模型性质研究）模型性质研究 对模型的稳定性
8、、平衡性以及灵敏性进行研究。对模型的稳定性、平衡性以及灵敏性进行研究。其中稳定性是指模型是否能够收敛，而灵敏性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。是否在允许范围之内。12/26/20228资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的建模水质模型的建模q（3）参数估计）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
9、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。估计是水质模型中重要的一环。q（4）模型验证）模型验证 若只用一套数据确定模型，则该模型不能具有预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来验证所建模
10、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，否则需要重新返回性，则该模型具有预测功能，否则需要重新返回到第三步，调整参数。到第三步，调整参数。12/26/20229资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水质模型的建模水质模型的建模q（5）模型应用）模型应用 这也是建立模型的目的。可以用所建模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。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
11、，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。修改模型，以便解决问题。12/26/202210资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq 水环境模型及其水环境模型及其GIS表达表达q GIS与一维水体污染扩散模型的集成与一维水体污染扩散模型的集成qGIS与二维水体污染扩散模型的集成与二维水体污染扩散模型的集成7.4 水体污染扩散模拟水体污染扩散模拟GIS12/26/202211资资源源环环境境信信息息系系统统School of
12、 Resource&Environment Engineering WHUT水体污染流速流向模拟水体污染流速流向模拟12/26/202212资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT水体污染流速流向模拟水体污染流速流向模拟12/26/202213资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTWebGISWebGIS与一维水质模型的集成与一维水质模型的集成12/26/202214资资源源环环境境信信息息系系统统School of Re
13、source&Environment Engineering WHUT12/26/202215资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT多层多层C/S结构结构WebGIS的模型的模型12/26/202216资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT河段空间数据自动重采样河段空间数据自动重采样12/26/202217资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering
14、 WHUT河流水质采样河流水质采样（1 1）取样断面的布设）取样断面的布设在调查范围的两端、调查范围内重点在调查范围的两端、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特征突然变化处(如支流汇入处等如支流汇入处等)、水质急、水质急剧变化处剧变化处(如污水排入处等如污水排入处等)、重点水工构筑、重点水工构筑物物(如取水口、桥梁涵洞如取水口、桥梁涵洞)等附近、水文站附等附近、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。水质预测的地点。在建设项目拟建排污口上游在建设项目拟建排污口上游5
15、00m500m处应处应设置一个取样断面。设置一个取样断面。12/26/202218资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT（2 2）取样断面上取样点的布设）取样断面上取样点的布设q断面上取样垂线的确定。断面上取样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河宽。当河流断垂线设置的主要依据为河宽。当河流断面形状为矩形或相近于矩形时，可按下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。列方法布设取样垂线。12/26/202219资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&
16、Environment Engineering WHUT小河：在取样断面的主流线上设一条取小河：在取样断面的主流线上设一条取样垂线。样垂线。大河大河、中河：河宽小于、中河：河宽小于50m50m者，在取样断者，在取样断面上各距岸边面上各距岸边1/31/3水面宽处，设一条取样水面宽处，设一条取样垂线垂线(垂线应设在明显水流处垂线应设在明显水流处)，共设两，共设两条取样垂线；河宽大于条取样垂线；河宽大于50m50m者，在取样断者，在取样断面的主流线上及距两岸不小于面的主流线上及距两岸不小于5m5m，并有，并有明显水流的地方各设一条取样垂线，即明显水流的地方各设一条取样垂线，即共设三条取样垂线。共设三
17、条取样垂线。12/26/202220资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT 特大河特大河(例如长江、黄河、珠江、黑例如长江、黄河、珠江、黑龙江、淮河、松花江、海河等龙江、淮河、松花江、海河等)：由于河：由于河流较宽，取样断面上的取样垂线数应适当流较宽，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一些。如等，拟设有排污口的一侧可以多一些。如断面形状十分不规则时，应结合主流线的断面形状十分不规则时，应结合主流线的位置，适当调整取
18、样垂线的位置和数目。位置，适当调整取样垂线的位置和数目。12/26/202221资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq垂线上取样点的确定。垂线上取样点垂线上取样点的确定。垂线上取样点设置的主要依据为水深。在一条垂线上，设置的主要依据为水深。在一条垂线上，水深大于水深大于5m5m，在水面下，在水面下0.5m0.5m处及在距河处及在距河底底0.5m0.5m处，各取样一个；水深为处，各取样一个；水深为1 1 5m5m时，时，只在水面下只在水面下0.5m0.5m处取一个样；在水深不处取一个样；在水深不足足1m1m
19、时，取样点距水面不应小于时，取样点距水面不应小于0.3m0.3m，距河底也不应小于距河底也不应小于0.3m0.3m。12/26/202222资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT各结点污染物浓度随时间变化图各结点污染物浓度随时间变化图12/26/202223资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT各结点上污染物的浓度随时间变化直方图各结点上污染物的浓度随时间变化直方图各结点污染物浓度沿程变化直方图12/26/202224资
20、资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTGeoBeansGeoBeans与一维水质模型的集成思路与一维水质模型的集成思路qGeoBeansGeoBeans 的客户端界面上用鼠标获取污染源的的客户端界面上用鼠标获取污染源的x x、y y 坐标坐标(利用利用GPS GPS 获得获得,或从数据库中读取或从数据库中读取),),确确定污染源位置定污染源位置;相应的河流的下游显示支流与主相应的河流的下游显示支流与主流的汇合点流的汇合点,确定评价河段的终点确定评价河段的终点,或者直接在或者直接在GeoBeansGeoBean
21、s 上确定计算河段的终点。在界面上输入上确定计算河段的终点。在界面上输入污染源的污染物排放浓度、污染源所在点河流的污染源的污染物排放浓度、污染源所在点河流的水位、计算河段的平均水深、计算河段的水流平水位、计算河段的平均水深、计算河段的水流平均流速、计算的空间步长和时间步长等作为模型均流速、计算的空间步长和时间步长等作为模型计算所需要的基本参数计算所需要的基本参数,同时在服务器端指定相同时在服务器端指定相应的数据库记录上述参数。应的数据库记录上述参数。12/26/202225资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WH
22、UTq在数据库得到客户端提交的数据后在数据库得到客户端提交的数据后,要进行要进行数据转换数据转换,即将地图上的各个坐标点即将地图上的各个坐标点(污染污染源、下游终点等源、下游终点等)以及计算河段的经纬度数以及计算河段的经纬度数据转换成公里数据。据转换成公里数据。GIS 系统在得到数据系统在得到数据库的各种参数后库的各种参数后,首先要将点位数据与计算首先要将点位数据与计算河流数据在空间上的自动配准。河流数据在空间上的自动配准。12/26/202226资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq根据污染源的坐标和数
23、据库中提供的计算根据污染源的坐标和数据库中提供的计算河段终点的坐标河段终点的坐标,自动截取需评价的河段自动截取需评价的河段,并对选取的河段进行消除凹凸、确定奇异并对选取的河段进行消除凹凸、确定奇异点或提取河流中心线操作点或提取河流中心线操作,然后计算出评然后计算出评价河段的长度价河段的长度,再根据数据库中模型计算再根据数据库中模型计算的空间步长确定计算河段的分段的空间步长确定计算河段的分段,对评价对评价河段进行空间数据重采样。河段进行空间数据重采样。12/26/202227资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WH
24、UTq如果用户认为划分的空间计算步长可行如果用户认为划分的空间计算步长可行,则进则进行一维模型的运行行一维模型的运行,否则否则,用户重新确定空用户重新确定空间计算步长间计算步长,反复循环反复循环,直到用户认为空间直到用户认为空间计算步长可行为止。在模型得到了数据库的计算步长可行为止。在模型得到了数据库的数据支持和数据支持和GIS GIS 预处理的数据后预处理的数据后,开始运行开始运行,运行结果生成一个新的数据库运行结果生成一个新的数据库,记录每个计记录每个计算结点上每个时刻模型计算的水位和污染浓算结点上每个时刻模型计算的水位和污染浓度数据。度数据。12/26/202228资资源源环环境境信信息
25、息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT模型计算结果的可视化表达模型计算结果的可视化表达q内容主要有内容主要有:任意时刻河段上的分段按照污染任意时刻河段上的分段按照污染物浓度以红色的深淡显示物浓度以红色的深淡显示(浓度高的鲜红浓度高的鲜红)q每个结点或间隔结点上污染物浓度变化的过每个结点或间隔结点上污染物浓度变化的过程线或直方图程线或直方图q每个结点上污染物浓度随时间的动态变化过每个结点上污染物浓度随时间的动态变化过程的显示程的显示q任意时刻将水位和污染物浓度随距离的变化任意时刻将水位和污染物浓度随距离的变化(距离为横坐标距离为横
26、坐标,污染物浓度为纵坐标污染物浓度为纵坐标)q水位与污染物浓度随时间的动态变化过程。水位与污染物浓度随时间的动态变化过程。12/26/202229资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT12/26/202230资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT污染物的浓度随时间变化直方图污染物的浓度随时间变化直方图12/26/202231资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment En
27、gineering WHUTGIS与一维水体污染扩散模型集成的流程与一维水体污染扩散模型集成的流程q河网基础数据的给定河网基础数据的给定q水流边界条件与控制水流边界条件与控制q初始条件初始条件q模型参数和方法的选择模型参数和方法的选择q结果的输出结果的输出12/26/202232资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq 水环境模型及其水环境模型及其GIS表达表达q GIS与一维水体污染扩散模型的集成与一维水体污染扩散模型的集成qGIS与二维水体污染扩散模型的集成与二维水体污染扩散模型的集成7.4 水体污染扩
28、散模拟水体污染扩散模拟GIS12/26/202233资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT12/26/202234资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT河道二维正交网格生成思路河道二维正交网格生成思路q首先在河道岸线上获取一定数量的控制点首先在河道岸线上获取一定数量的控制点 ,河道左右岸线上的控制点数量应当相等河道左右岸线上的控制点数量应当相等 ,左右岸线两个控制点的连线左右岸线两个控制点的连线 ,称为控制线称为控制线(
29、或控制断面或控制断面),),控制断面应尽可能与河流控制断面应尽可能与河流的流向垂直的流向垂直 ,然后由控制点采用分段三次然后由控制点采用分段三次 Hermit Hermit 插值函数生成沿程纵向与河势相拟插值函数生成沿程纵向与河势相拟合的河势拟合曲线合的河势拟合曲线 ,沿河宽方向的横向网沿河宽方向的横向网格线格线(直线直线)与河道控制断面相吻合与河道控制断面相吻合 ,从而从而构造出二维正交四边形网格。构造出二维正交四边形网格。12/26/202235资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT长江某江段河势贴体二
30、维正交网格长江某江段河势贴体二维正交网格12/26/202236资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT具体应用q连续排污口的水质预测连续排污口的水质预测q突发性事故泄漏的水质预测突发性事故泄漏的水质预测q水质规划与总量控制应用水质规划与总量控制应用q污染物的分布变化监测与显示污染物的分布变化监测与显示12/26/202237资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT单个排污口的浓度场分布单个排污口的浓度场分布单个排污口的浓度
31、场分布单个排污口的浓度场分布12/26/202238资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT两相邻排污口的叠加浓度场分布两相邻排污口的叠加浓度场分布两相邻排污口的叠加浓度场分布两相邻排污口的叠加浓度场分布12/26/202239资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT瞬瞬时时点点源源水水质质模模拟拟的的污污染染物物水水团团变变化化过过程程12/26/202240资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resour
32、ce&Environment Engineering WHUT非稳态数值计算模拟的长江某江段浓度场分布非稳态数值计算模拟的长江某江段浓度场分布非稳态数值计算模拟的长江某江段浓度场分布非稳态数值计算模拟的长江某江段浓度场分布12/26/202241资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT二维水体污染扩散模型二维水体污染扩散模型GIS功能结构功能结构二二维维水水污污染染扩扩散散模模型型水流模型计算水流模型计算格网显示格网显示污染物扩散模型污染物扩散模型污染物浓度等值线地图显示污染物浓度等值线地图显示任意河段有限元
33、任意河段有限元格网格网剖分剖分流场地图显示流场地图显示流场三维流场三维显示显示污染物浓度等值线三维显示污染物浓度等值线三维显示12/26/202242资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT突发性水污染事件应急系统突发性水污染事件应急系统q水污染事件应急系统结构水污染事件应急系统结构q水质预测模型水质预测模型q水污染事件应急系统基本理论与技术水污染事件应急系统基本理论与技术q水污染事件应急系统功能水污染事件应急系统功能12/26/202243资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource
34、&Environment Engineering WHUT遥遥感感数数据据历历史史资资料料人人工工输输入入自自动动采采集集其其它它来来源源人人工工输输入入空间数据库空间数据库标志号标志号属性数据库属性数据库系系统统OpenGL(三维三维)MO(二维二维)水质模型水质模型水质评价水质评价界界面面排污口动态删除排污口动态删除DLL长江三峡库区突发性水污染事件应急管理系统结构图长江三峡库区突发性水污染事件应急管理系统结构图重要断面检测重要断面检测常规常规GIS功能功能系统结构系统结构12/26/202244资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment
35、Engineering WHUT 基本理论：连续性方程、动量方程以及污基本理论：连续性方程、动量方程以及污染物对流扩散方程染物对流扩散方程 连续性方程连续性方程：动量方程动量方程：污染物对流扩散方程污染物对流扩散方程：水质预测模型水质预测模型12/26/202245资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT入流边界入流边界：u，v,c作为本质条件给出作为本质条件给出。出流边界出流边界：其中其中f为为u，v和和c中任一物理中任一物理量，量，vn为出流边界的法向流速为出流边界的法向流速,作为本质作为本质条件给出条件
36、给出 固壁边界固壁边界：cn=0,n为固壁的法向为固壁的法向矢量矢量 初始条件初始条件:给出给出u，v，和和c在初始时刻的分布在初始时刻的分布 水质预测模型水质预测模型 12/26/202246资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq模型计算条件模型计算条件：1：5000水下地形水下地形 河道糙率河道糙率0.02-0.035 污染物降解系数，污染物降解系数，COD取取0.035d1 q模型求解模型求解：采用非正交非交错网格，有限控制体：采用非正交非交错网格，有限控制体积方法，进行数值离散，并采用积方法，进行
37、数值离散，并采用SIP方法进行数方法进行数值求解。该方法的优点是值求解。该方法的优点是能适应复杂边界地形能适应复杂边界地形，且且收敛速度快，计算精度高收敛速度快，计算精度高。q模型特点模型特点：模型：模型适应性广适应性广、收敛快、计算稳定、收敛快、计算稳定、时间步长大、能反应时间步长大、能反应精细的流场精细的流场变化。变化。12/26/202247资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT二维表达方式二维表达方式 通过通过MapObject实现实现，实质上是一个提，实质上是一个提供制图与供制图与GIS功能的控件
38、功能的控件 三维表达方式三维表达方式 通过通过OpenGL实现，实现高性能的三维实现，实现高性能的三维图形，是目前的三维图形开发标准图形，是目前的三维图形开发标准。基本理论与技术基本理论与技术 12/26/202248资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT系统功能系统功能 1.常规常规GIS功能功能 q 可显示长江上游万州段的工厂、排污口、取可显示长江上游万州段的工厂、排污口、取水口、河道、水源区划、水质监测断面等多水口、河道、水源区划、水质监测断面等多个地图层的地图，并进行特征值的查询；个地图层的地图，并
39、进行特征值的查询；q放大、缩小和漫游整个地图；放大、缩小和漫游整个地图；q根据情况搜索符合一定条件的特征并进行基根据情况搜索符合一定条件的特征并进行基本统计；本统计；q显示更新污染物浓度的分布变化，并进行值显示更新污染物浓度的分布变化，并进行值渲染渲染。12/26/202249资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT2.空间、属性数据的更新空间、属性数据的更新 基于基于GIS技术的二维空间信息管理平台，建立万技术的二维空间信息管理平台，建立万州河段的空间数据库、属性数据库，可对河段地州河段的空间数据库、属性数
40、据库，可对河段地形、排污口、水质等进行查询和更新。形、排污口、水质等进行查询和更新。3.动态显示水质预测结果动态显示水质预测结果 根据水质预测模型计算结果，可以在给定时间长根据水质预测模型计算结果，可以在给定时间长度内动态显示水质预测结果，并根据实测数据进度内动态显示水质预测结果，并根据实测数据进行校正。并根据情况通过单项指标评价法进行分行校正。并根据情况通过单项指标评价法进行分类类。系统功能系统功能 12/26/202250资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT系统功能系统功能4.突发性污染事件模拟与动态
41、显示突发性污染事件模拟与动态显示 系统中点击突发污染物的发生地点，并输入突发系统中点击突发污染物的发生地点，并输入突发污染事件发生流量、浓度，即可对此突发性污染污染事件发生流量、浓度，即可对此突发性污染事件进行模拟，并实现污水团演进变化过程的实事件进行模拟，并实现污水团演进变化过程的实时直观表现。时直观表现。还具有添加保存和调用历史数据功能，便于进行还具有添加保存和调用历史数据功能，便于进行污染物负荷迁移对比。污染物负荷迁移对比。5.三维仿真三维仿真 利用利用OpenGL技术，将技术，将GIS与水质模型结合，用与水质模型结合，用三维仿真显示模拟结果，更逼真地反映万州河段三维仿真显示模拟结果，更
42、逼真地反映万州河段的水质情况。的水质情况。12/26/202251资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT结语与展望结语与展望 q建立了基于建立了基于GIS技术的二维空间信息管理技术的二维空间信息管理平台，建立万州河段的空间数据库、属平台，建立万州河段的空间数据库、属性数据库，可对河段地形、排污口、水性数据库，可对河段地形、排污口、水质等进行查询和更新。质等进行查询和更新。q建立万州段平面二维水质模型，可将调建立万州段平面二维水质模型，可将调试好的模型应用到库区不同位置对突发试好的模型应用到库区不同位置对突发
43、性水污染物扩散过程进行模拟，计算不性水污染物扩散过程进行模拟，计算不同时段不同区域水质数据。同时段不同区域水质数据。12/26/202252资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUTq实现了模型计算结果与系统的动态连接，实现了模型计算结果与系统的动态连接，动态显示水质预测结果，根据相关水质标动态显示水质预测结果，根据相关水质标准要求对污染物进行分级，并以不同颜色准要求对污染物进行分级，并以不同颜色代表不同的水质状况，实现污水团演进变代表不同的水质状况，实现污水团演进变化过程的实时直观表现，直观显示污染范化过程的
44、实时直观表现，直观显示污染范围和扩散过程等。围和扩散过程等。q利用利用OpenGL开发的三维结果的显示更逼开发的三维结果的显示更逼真地反映万州河段的水质情况。真地反映万州河段的水质情况。12/26/202253资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT12/26/202254资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT模型库设计模型库设计q空间统计分析模型空间统计分析模型q地下水量计算与评价模型地下水量计算与评价模型q数值模拟模型
45、数值模拟模型q水质与生态地质环境模型水质与生态地质环境模型12/26/202255资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT系统评价实现步骤系统评价实现步骤q评价指标选择与评价采样点设置评价指标选择与评价采样点设置q评价单元的构建评价单元的构建q设置指标权重设置指标权重q评价模型的建立与评价结果的表达评价模型的建立与评价结果的表达12/26/202256评价指标选择有两种方式：从外挂数评价指标选择有两种方式：从外挂数据库中或从评价图层属性列表中选择据库中或从评价图层属性列表中选择。评价采样点设置了评价采样点设置
46、了3 3 种方式种方式,一是点一是点选选;二是拖动矩形框选择二是拖动矩形框选择;三是多边形选三是多边形选择择,此外可选择拟参与评价的采样点的此外可选择拟参与评价的采样点的起始和终止时间。起始和终止时间。1）评价指标选择与评价采样点设）评价指标选择与评价采样点设置置资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT（2）评价单元的构建评价单元的构建q系统设置了两种构建评价单元的方法系统设置了两种构建评价单元的方法,即栅格型和矢量型。前者是由一系列即栅格型和矢量型。前者是由一系列正交网格组成的评价单元正交网格组成的评价单元
47、,用户以人机用户以人机对话方式可以选择横向和纵向网格个对话方式可以选择横向和纵向网格个数与间距数与间距;后者是利用后者是利用GIS GIS 软件的空软件的空间叠置分析功能间叠置分析功能,生成评价单元生成评价单元,此方此方式较前者降低了评价过程中人为因素式较前者降低了评价过程中人为因素干预干预,对于较少的评价指标往往具有对于较少的评价指标往往具有良好的效果。良好的效果。12/26/202258资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT（3）设置指标权重设置指标权重超指标值法超指标值法专家赋值法专家赋值法层次分析法
48、层次分析法12/26/202259 根据解决实际问题的需要根据解决实际问题的需要,用户可选用户可选取综合评分模型和模糊综合评判模型取综合评分模型和模糊综合评判模型,通过输入评价分级数通过输入评价分级数,系统将自动生成系统将自动生成评价结果图。评价结果图。另外另外,系统还提供了图形编辑功能系统还提供了图形编辑功能,便便于专业人员在系统分类的基础上结合该于专业人员在系统分类的基础上结合该区区域地质环境特征进行图形再编辑区区域地质环境特征进行图形再编辑,使评价结果更加合理化、实用化。使评价结果更加合理化、实用化。4）评价模型的建立与评价结果的表达评价模型的建立与评价结果的表达资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT系统应用举例系统应用举例12/26/202261资资源源环环境境信信息息系系统统School of Resource&Environment Engineering WHUT思考题思考题如何在如何在GISGIS环境下应用二维水体扩散模型？环境下应用二维水体扩散模型？12/26/202262