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流域面积源综合管理系统的设计与应用

作者: 中国传媒网 来源: https://www.cmzz100.com 时间:2022-06-10 07:00:36
软件和模拟模型集成开发流域面源污染管理系统。及面源污染的总量控制等功能。主要从事资源环境信息系统与区域可持续发展研究。数据采集、管理、分析和显示的计算机应用系统。其中功能模块包括面源负荷估算、面源污染评价、面源总量控制。将分层提取的信息叠加成土地利用类型图。建立各研究河段对应的汇水区域。参数数据全部采用关系数据库结构存储和管理。是流域数字化环境管理的有益尝试。将成为面源污染研究的主要方向之一。

(11 同济大学环境科学与工程学院,污染控制与循环利用研究国家重点实验室,上海 21 华东师范大学地理系,上海) 摘要:地理信息系统(GIS)软件与仿真模型的集成开发采用矢量数据结构的流域面源污染管理系统。以上海苏州河流域为例,将流域空间通过土地利用类型、土壤类型、次流域等层次叠加,划分为一系列不规则的矢量多边形,这些矢量多边形作为非点源模拟单元空间;使用组件地理信息系统平台MapX,设计开发了结构,无缝集成苏州河面源管理信息系统的功能和数据库组成,初步建立了可操作的苏州河流域面源管理信息系统。在系统的支持下,可有效实现面源污染负荷估算、面源污染指数评价、单位面源负荷等值线绘制、面源污染总量控制等功能。开发的系统既是开发面源污染专业软件的有益尝试,也是流域数字化环境管理的有益探索。分水岭;面源污染;地理信息系统; 综合管理系统;系统设计;

b 面源污染一般是指受暴雨动力作用和污染物随水土迁移而形成的地表径流对受纳水体的冲击污染。非点源污染已成为流域水环境问题的主要原因,利用模型量化非点源成为热点问题之一。在实际应用中,非点源模型往往难以获得及时准确的土壤和土地利用描述来描述景观异质性。此外,Fig11中基于矢量数据叠加的流域空间分割缺乏对这些空间数据的管理能力,尤其是在研究结果的可视化表达方面。地理信息系统(GIS)是用于收集、管理、分析和显示空间数据的计算机应用系统。由于非点源污染GIS之间的空间概念共通,非点源模型与GIS的融合对于非点源模型的实际应用和进一步推广具有重要意义。目前,在这些综合信息系统中,多采用分布式模型将流域空间划分为规则的网格单元,将单元网格属性视为相同的均值,通过网格层的数学运算进行模拟。网格实际上破坏了分水岭空间,同时产生大量数据和缓慢的系统运行。由于非点源污染GIS之间的空间概念共通,非点源模型与GIS的融合对于非点源模型的实际应用和进一步推广具有重要意义。目前,在这些综合信息系统中,多采用分布式模型将流域空间划分为规则的网格单元,将单元网格属性视为相同的均值,通过网格层的数学运算进行模拟。网格实际上破坏了分水岭空间,同时产生大量数据和缓慢的系统运行。由于非点源污染GIS空间概念的共通性,非点源模型与GIS的融合对于非点源模型的实际应用和进一步推广具有重要意义。目前,在这些综合信息系统中,多采用分布式模型将流域空间划分为规则的网格单元,将单元网格属性视为相同的均值,通过网格层的数学运算进行模拟。网格实际上破坏了分水岭空间,同时产生大量数据和缓慢的系统运行。这些综合信息系统中常采用分布式模型将流域空间划分为规则的网格单元,将单元网格属性视为相同的均值,通过网格层的数学运算进行模拟。网格实际上破坏了分水岭空间,同时产生大量数据和缓慢的系统运行。这些综合信息系统中常采用分布式模型将流域空间划分为规则的网格单元,将单元网格属性视为相同的均值,通过网格层的数学运算进行模拟。网格实际上破坏了分水岭空间,同时产生大量数据和缓慢的系统运行。

面源污染负荷评价与总量控制。112系统开发平台 系统开发平台包括VB 610、MapX 410、 710和数据库。MapX 410是该公司推出的一款低成本、高效率、强大的控件,支持真正的对象链接和嵌入(OLE),可以轻松地将MapX集成到VB、VC等标准可视化编程工具中。

流域污染控制技术集成体系图

710公司开发的轮廓绘制软件包括10个轮廓绘制数学模型,如倒数距离乘法、最小曲率法、改进法等。113 系统结构设计与开发 系统设计结构包括用户界面、数据库模块和功能模块(图2)),其中功能模块包括面源负荷估计、面源污染评价和非点源全面控制。在研究中,使用了VB。设计统一的用户图形界面(图3),使用MapX实现图形数据的组织和展示,实现属性数据的存储和管理,空间数据库和属性数据库之间使用统一的地理编码,并使用 ADO (Data ) 与数据库接口连接两者。研究中将土地利用分为水田、旱地、苗圃(苗圃、园地、草林地)、农村聚落、城市用地、鱼塘等。在夏、秋、冬四个降水期,通过土地利用类型、土壤类型图、子流域等矢量图层叠加形成许多不规则的矢量多边形。系数修正值、不同土地利用类型的污染物浓度值等,来估算各土地利用类型的污染负荷单位矢量多边形中的污染物;将研究河段划分为上、中、下游 3、通过河段水环境容量计算,

相关模型及其管理是在 VB 环境中按照 COM/ 规范开发的。其中,主要用于绘制单位污染物负荷等值线专题图。由于无法进行种植等与地理信息相关的操作,将单位污染物负荷的矢量面积数据转换为具有多边形地理中心点的点数据。用VB编程,调用OLE绘制等高线,并将输出结果转换成TAB文件,然后利用MapX的空间功能将研究区的面积图切割为底图,完成等高线绘制。用户可以通过调用数据库管理模块进行字符录入和数据库更新;用户无需调用功能模块对源模型进行操作,直接从数据库中提取模型参数和数据交换,进行仿真分析。系统数据组织 211 空间数据组织 土地利用类型图 用软件提取研究区的TM影像,采用层次分类法: 用植被指数区分植被和非植被;光谱差异很明显。利用居住区 TM2、4、7 非常接近的光谱关系特征,采用阈值法提取居住区,并通过视觉判读划分农村居住区和城区;根据水体TM5波段特征的灰度值远低于其他地物,阈值法结合视觉解译提取河流和集约化鱼塘;根据比率变换的结果对植被的分离进行分类,使用 ( TM3/ TM2) TM4/TM3) TM5/TM4) TM7/TM5) 执行最大值似然监督分类以区分稻田、旱田和苗圃。

流域污染控制技术集成体系图

将分层提取的信息叠加到土地利用类型地图中。流域划分将地形等高线矢量图转换为TIN数据,通过空间插值和重采样形成栅格DEM。D8算法用于模拟水流方向。由于研究区地势平坦,在实际模拟中,局部区域具有相同的高程,出现许多湍流。因此,利用既有水系的叠加,按照“水总是流向低处”的原则,为既有水系流经的DEM网格划定一个缓冲区,网格点在缓冲区是根据它们与水系的距离来确定的。减去一个修正值(靠近水系修正值大,否则小)。重复几次,直到确定所有网格点的流向。根据格网汇流能力分析,确定各研究河段对应的集水区。其他图层如行政区划图、土壤类型图、工业企业分布图等均采用模块进行数字化编辑。所有图形数据统一到同一个坐标系中,统一到TAB文件中。212 参数数据组织 参数数据用于描述空间数据的特征,都是经过图形数据编辑后完成的。不同土地利用类型的降水量和径流污染物浓度数据来源于苏州河以南青浦农田水利试验站1999-2000年11月类型源实测数据;水量数据来源于实验站周围的气象观测。各乡镇社会经济统计数据和畜禽养殖场数据来源于相关统计年鉴;周河水文水质数据和水环境功能目标数据来自上海市水文站和苏州河流域办公室。水量数据来源于实验站周围的气象观测。各乡镇社会经济统计数据和畜禽养殖场数据来源于相关统计年鉴;周河水文水质数据和水环境功能目标数据来自上海市水文站和苏州河流域办公室。水量数据来源于实验站周围的气象观测。各乡镇社会经济统计数据和畜禽养殖场数据来源于相关统计年鉴;周河水文水质数据和水环境功能目标数据来自上海市水文站和苏州河流域办公室。

所有参数数据都使用关系数据库结构进行存储和管理。系统功能及初步应用 311 数据管理功能 数据管理功能包括查询、编辑、统计和图形显示。使用系统的可视化用户界面,可以显示与区域源相关的所有图层,并可以实现窗口的放大、缩小、漫游、保存等功能;可对任意空间和属性数据进行更改和编辑,具有统计、分类、排序等功能;可轻松实现单查询、复合查询和从空间到属性的双向查询(图统计结果以不同格式存储,实现表格打印、图形绘制、磁盘等不同形式的输出功能。312模型模拟功能, 在系统属性和空间数据库的支持下,应用模型快速估计和评估区域农业面源污染负荷。评价、污染演化规律与总量控制分析研究。研究区6种面源污染负荷和污染源结果表明(表1),污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;TP为TN当量达标排放量最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量达标负荷高的主要原因是径流面积大。 ,径流系数大,污染物浓度高。应用模型快速估计和评估区域农业面源污染负荷。评价、污染演化规律与总量控制分析研究。研究区6种面源污染负荷和污染源结果表明(表1),污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;TP为TN当量达标排放量最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量达标负荷高的主要原因是径流面积大。 ,径流系数大,污染物浓度高。应用模型快速估计和评估区域农业面源污染负荷。评价、污染演化规律与总量控制分析研究。研究区6种面源污染负荷和污染源结果表明(表1),污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;TP为TN当量达标排放量最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量达标负荷高的主要原因是径流面积大。 ,径流系数大,污染物浓度高。评价、污染演化规律与总量控制分析研究。研究区6种面源污染负荷和污染源结果表明(表1),污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;TP为TN当量达标排放量最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量达标负荷高的主要原因是径流面积大。 ,径流系数大,污染物浓度高。评价、污染演化规律与总量控制分析研究。研究区6种面源污染负荷和污染源结果表明(表1),污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;TP为TN当量达标排放量最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量达标负荷高的主要原因是径流面积大。 ,径流系数大,污染物浓度高。污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;在TN当量标准排放中TP最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量标准负荷高的主要原因是径流面积大。但径流系数大,污染物浓度高。污染负荷中COD Cr总量最大,TN次之;在TN当量标准排放中TP最大,水田污染贡献率在TN面源中最大,其次是村庄径流。水田当量标准负荷高的主要原因是径流面积大。但径流系数大,污染物浓度高。

流域污染控制技术集成体系图

各个乡镇的相对贡献率差别不大,但实际上其绝对产量也不容忽视。例如,白河青藏高原年污染负荷约为鸡王镇的3倍。2010年苏州河水质目标,非点源污染COD Cr减排总量为4 220种,畜禽养殖业COD Cr年减排量最大,村居、村居次之。稻田; 城市用地和集约化鱼塘的年减少总量虽然不大,但单位面积的减少量却很大。313空间分析功能系统可实现缓冲区分析、空间叠加分析等各种空间操作和面源污染分析。研究区畜禽污染缓冲分析表明(图5)苏州河两岸土地面积5km范围内有29家畜禽养殖场,粪尿负荷该区域达到 22%)。王少平:流域系统设计与应用中的面源综合管理,

建立的非点源信息系统不仅可以快速估计和评估非点源污染负荷,还可以通过交互式用户界面将农业环境信息管理置于可视化的地理空间中,提供流域区域源管理和控制提供了一种新的途径,是流域数字环境管理的有益尝试。面源模型与GIS的结合将越来越紧密,不仅因为模型本身对参数数据获取的迫切需求,更重要的是GIS技术的不断发展、成熟和普及。在不远的将来,

参考文献: etal1 [J 68(4):720 (AGNPS) model etal1 model [J g & 15:249 etal1 Using / GIS] [J Bul2 letin model Tech model [J 119(2):141 Jia 基于 MapX 的等高线绘制 [J 42(8):1023 遥感学报, 2000 14(2):146 水土保持通报, 2000 20(3):47 流域) (China; China) n based (NPS) units many map er creek NPS , Our Key words n ; ; de2 sign

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