基于三维GIS的滨州市水污染扩散仿真系统的设计与实现

【摘要】：本论文以构建滨州市突发性水污染事件水质模拟预测系统(水体污染扩散模拟系统)为总体目标,通过研究国内外水环境保护信息管理技术的发展与成果,运用计算机网络技术、3S (GIS、GPS、RS)技术、环境科学和系统科学等理论,对系统总体结构、开发模式、功能体系以及数据库进行了详细设计 论文以滨州市为研究区域,分析了滨州市的水环境状况,流域环境监测,废水污染源分布以及近几年的水质类别状况。鉴于滨州市水环境信息的零碎性,抽象性以及空间特性,在分析了国内外GIS及水质模型的研究现状基础上,提出了利用水质模型、GIS和数据库技术对滨州市水环境信息进行管理的基本方法。着重探讨了一维和二维稳态水质预测模型、数据库技术、水环境信息的集成管理、GIS动态水质预测以及网上发布技术的应用研究。 软件系统运行于Windows系列操作系统,以SQL Server作为数据库管理平台,采用AnGeo Uniscope作为三维GIS平台,使用C++或C#语言分别在Microsoft Visual Studio2010和Microsoft Visual Studio.Net2010IDE环境下开发相关功能模块。系统包括信息管理、水质管理、系统管理等内容,建立在GIS、数据库以及网络技术的基础上,采用B/S和C/S相结合的多层体系结构,与水环境数学模型紧密耦合,包含水质监测站、水功能区、入河排污口、水资源区、重点水源地、社会经济、水质管理、水质通报管理、系统管理等内容。 该系统具有流域水质信息的管理、查询、分析、评估、发布和预测等功能,起到了流域水污染防控、污染物扩散模拟、实时应急指挥等效果。可为流域水资源保护工作提供辅助决策支持。 通过该系统的开发和实施,为环境监管部门以最快的速度和有效手段及时处理相关情况提供先进的技术支持和基础数据,保证了环境监管工作的及时和有效,促进城市环境质量监管水平的提高。 【关键词】：水环境 环境污染 水质模拟 地理信息系统 决策支持系统
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X52;TP311.52
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外水质模型研究进展14-17
• 1.2.1 水质模型的发展阶段15-16
• 1.2.2 污染物在水环境中的模拟和预测16
• 1.2.3 水质模型与GIS的集成16-17
• 1.3 基于GIS的水质管理或预警系统在国内外的应用17-21
• 1.3.1 国外水质管理或预警系统的应用概况17-19
• 1.3.2 国内水质管理或预警系统的应用概况19-21
• 1.4 本文主要工作和创新点21
• 1.5 本文的组织结构21-23
• 第二章 滨州市水环境质量现状概述23-31
• 2.1 研究区概述23-26
• 2.1.1 地理气象23
• 2.1.2 地形地貌23-24
• 2.1.3 水资源概况24
• 2.1.4 河流概况24-26
• 2.2 水环境污染现状调查与评价26-30
• 2.2.1 水污染物排放总量27
• 2.2.2 水质监测与评价27-30
• 2.2.3 污染成因分析30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 滨州河流水质与水动力模型的选择与建立31-43
• 3.1 河流水质模型31-33
• 3.1.1 河流水质模型的基本方程31-32
• 3.1.2 一维河流水质模型32-33
• 3.2 河流水动力模型33-34
• 3.3 滨州河流水质和水动力模型的选择与建立34-38
• 3.3.1 河流水质模型的选择34
• 3.3.2 模型的求解34-36
• 3.3.3 水动力数学模型的求解方法36-37
• 3.3.4 水质模型的验证37-38
• 3.4 水质模型和水动力模型与GIS的集成38-42
• 3.4.1 三维GIS平台的选择38-39
• 3.4.2 一维扩散模型与GIS的集成39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第四章 系统需求分析与设计43-55
• 4.1 系统需求分析43-48
• 4.1.1 系统总体结构分析43
• 4.1.2 系统用例图分析43-47
• 4.1.3 系统功能性需求分析47-48
• 4.2 系统的总体设计48-50
• 4.2.1 技术路线48-49
• 4.2.2 系统体系结构设计49
• 4.2.3 系统硬件架构设计49-50
• 4.3 数据库设计50-54
• 4.3.1 空间数据库设计50-51
• 4.3.2 属性数据库设计51
• 4.3.3 数据库连接设计51-52
• 4.3.4 逻辑结构设计52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 系统的实现55-64
• 5.1 系统开发环境55
• 5.2 系统主要功能模块55-56
• 5.3 辅助决策模块的实现56-61
• 5.3.1 水污染事故报警模块实现57
• 5.3.2 水污染事故快速定位模块实现57-58
• 5.3.3 水污染扩散缓冲分析模块实现58-59
• 5.3.4 事故处置建议模块实现59
• 5.3.5 污染扩散事故处置流程模块实现59-60
• 5.3.6 事故处置指令下达模块实现60
• 5.3.7 事故处置物资调度模块实现60-61
• 5.3.8 事故案例分析模块实现61
• 5.4 流域防控系统模块的实现61-63
• 5.4.1 类别溯源模块实现62
• 5.4.2 流域巡检模块实现62-63
• 5.4.3 缓冲分析模块实现63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表的主要学术论文73-74
• 学位论文评闻及答辩情况表74

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