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本文对河流水环境模型和基于GIS的水环境模型应用这两个方面进行了研究,主要是为了建立合理的水质现状评价模型、水质扩散模型和水容量模型对河流水环境进行分析、评价、模拟和预测,并将模型计算的结果在GIS中清晰、直观地表达出来;能为河流排污控制和环境治理提供科学的依据和有效的手段,对社会经济的可持续发展具有十分重要的意义。主要研究内容如下:
(1)建立了进行河流水质现状评价的灰色综合关联分析模型。此模型采用分段线性法进行水质数据归一化处理,避免了水质指标之间因取值大小悬殊而出现的覆盖问题;并采用超标加权归一法计算水质指标权重,充分考虑了不同指标对评价结果的影响。最后通过实例分析了模型的合理性。
(2)推导出水质扩散理论模型并建立了简化模型。针对模型解析求解的不足并在数值求解研究的基础上,提出一维非稳态模型的加权数值算法,研究了二维非稳态模型的加权一隐式交替求解的数值算法,最后通过实例证明了算法的合理性。
(3)进行了浓度控制模型以及水容量模型的研究,提出了浓度和总量结合的排污控制方式,并通过实例分析了模型的合理性以及排污方式的实用性。
(4)以湘江水环境为例,设计和开发了基于GIS的河流水环境模型应用系统。此系统实现了水环境信息数据的有效管理,充分结合了水环境模型快速计算的能力和G工S可视化表达的能力,有利于决策者进行全面、快速、方便、正确地决策。