基于GIS的水污染事故水質(zhì)模擬系統(tǒng)動力學(xué)模型研究

前言

突發(fā)水環(huán)境污染事故是我國環(huán)境事故最主要的類型之一。污染物進(jìn)入河流等水體后，不但導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，影響水資源的有效利用，而且使社會、經(jīng)濟(jì)的正?；顒邮艿絿?yán)重影響，并對水生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。針對突發(fā)水環(huán)境污染事故中污染物在河流中由于物理、化學(xué)和生物過程導(dǎo)致污染物濃度變化的水質(zhì)模擬問題，本書將以信息反饋控制理論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動力學(xué)引入水質(zhì)模擬計算，利用其擅長研究動態(tài)、非線性復(fù)雜系統(tǒng)的特點，構(gòu)建突發(fā)水環(huán)境污染事故水質(zhì)模擬的一維和二維系統(tǒng)動力學(xué)模型，論述了模型的參數(shù)率定、模型的分析與驗證、模型與實際系統(tǒng)的一致性檢驗以及情景模擬等過程。考慮到系統(tǒng)動力學(xué)在描述時間過程方面的優(yōu)勢及其具有有限的空間模擬能力，而地理信息系統(tǒng)（Geogaphlc Inromation SystCm，GIS）具有空間建模的能力但對時態(tài)模擬的不足。

內(nèi)容概要

本書得到了國家自然科學(xué)基金項目“基于GIS的突發(fā)水污染事故水質(zhì)模擬的系統(tǒng)動力學(xué)模型研究與應(yīng)用”  (批準(zhǔn)號：40701 140)和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)“水污染事故水質(zhì)時空模擬與可視化動態(tài)調(diào)控仿真研究”(課題編號：2009AAl22221)的聯(lián)合資助

書籍目錄

第一章  引  言　1.1　研究背景及意義　1.2　國內(nèi)外同類研究進(jìn)展　1.3　研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及技術(shù)路線　1.4　本書的結(jié)構(gòu)安排第二章　河流水質(zhì)模型　2.1　水質(zhì)模型的發(fā)展概況　2.2　水質(zhì)模型的分類特性及主要計算方法　2.3　水質(zhì)模型的應(yīng)用　2.4　常用的河流水質(zhì)模擬通用軟件第三章  系統(tǒng)動力學(xué)及其建模方法  3.1　概述  3.2　系統(tǒng)動力學(xué)的建模過程  3.3　系統(tǒng)動力學(xué)軟件  3.4　系統(tǒng)動力學(xué)與其他系統(tǒng)的整合第四章　水污染事故水質(zhì)模擬系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建  4.1　水污染事故水質(zhì)模擬的分析  4.2　污染物在河流中遷移轉(zhuǎn)化的機(jī)理分析  4.3　一維水質(zhì)模擬的系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建  4.4　二維水質(zhì)模擬的系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建  4.5　河流水質(zhì)模擬的系統(tǒng)動力學(xué)模型率定及模型驗證  4.6　模型的界面和模擬器  4.7　河流水質(zhì)模擬的模型調(diào)控及情景模擬第五章　GIS與SD的關(guān)聯(lián)與集成  5.1 GIS與水質(zhì)模型的集成  5.2 GIS與SD關(guān)聯(lián)的概念框架  5.3　組件式GIS與SD模型的集成第六章  突發(fā)水環(huán)境事故水質(zhì)模擬案例研究　6.1　水污染事故的背景及研究區(qū)域概化　6.2　水污染事故水質(zhì)模擬的實現(xiàn)　6.3　水污染事故時空模擬實驗系統(tǒng)開發(fā)第七章　結(jié)論與展望　7.1　主要結(jié)論　7.2　研究展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（5）現(xiàn)有水質(zhì)模型多采用Fortran、C或VB等程序語言來建立，各變量之間的交互作用機(jī)制利用傳統(tǒng)程序語言撰寫相當(dāng)復(fù)雜，使用者不容易了解，更難去對模式加以改動.無法滿足水污染事故的不確定性所要求的模型結(jié)構(gòu)的靈活性。水污染事故應(yīng)急管理的業(yè)務(wù)需求決定了用于突發(fā)水污染事故水質(zhì)模擬的模型必須具備以下特點（侯國祥等，2003）：（1）具有較快的收斂速度，能在行染事故發(fā)生后迅速做出預(yù)測；（2）具有很好的穩(wěn)定性，能夠在各種地理條件、水文條件下計算出合理的解；（3）操作簡單易行，在污染事故發(fā)生后必須能夠通過簡單的操作，迅速地獲得滿足一定精度要求的數(shù)值解；（4）具有一定的參數(shù)不敏感性，能夠應(yīng)對由于數(shù)據(jù)缺乏造成的模型參數(shù)率定問題。系統(tǒng)動力學(xué)是一門定量研究復(fù)雜系統(tǒng)的學(xué)科，它的特點是以系統(tǒng)分析為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)動態(tài)的、復(fù)雜的（非線性、反饋回路、延遲和隨機(jī)性等）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它認(rèn)為系統(tǒng)的行為模式與特征主要根植于系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)即系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)與機(jī)制，因此特別適合于研究復(fù)雜非線性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與動態(tài)行為之間的關(guān)系（王其藩，1988）。針對現(xiàn)有水質(zhì)模型存在的不足，我們認(rèn)為采用系統(tǒng)動力學(xué)模型進(jìn)行水污染事故的水質(zhì)模擬是一個有效的解決辦法，主要基于以下幾點理由（陳函馨，2002；張波，王橋，李順等，2007：張鴻斌，2003）：（1）系統(tǒng)動力學(xué)以邏輯學(xué)為建構(gòu)基礎(chǔ)，運(yùn)用圖形作為溝通語言建立變量間的因果反饋關(guān)系，將變量間的關(guān)系利用箭頭連接，同時將各變量輸入與其相關(guān)變量間的方程式，以建立變量間的因果及反饋關(guān)系。這對模型結(jié)構(gòu)的了解和改變具有很大的幫助，適合用于探討具有變量間因果關(guān)系復(fù)雜、非線性、時變特點的水污染模擬問題。

編輯推薦

《基于GIS的水污染事故水質(zhì)模擬系統(tǒng)動力學(xué)模型研究》由中國環(huán)境科學(xué)出版社出版。

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