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湘江流域重金属水环境污染团跟踪模拟与预警系统的研究与实现

作　者: 余堃
导　师: 邓吉秋
学　校: 中南大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 水资源污染扩散模型数值模拟网格剖分 WebGIS
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 4次
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内容摘要

湘江作为洞庭湖水系最大的河流,既是纳污水体,又是流域居民的重要生活饮用水及工农业用水水源。近年来湘江水环境重金属污染的累积越来越严重,造成的危害越来越具有突发性和爆发性。水质监测的缺乏使得建立湘江流域水环境重金属污染监控预警体系显得非常必要和紧迫,综合利用相关理论知识和科学方法跟踪模拟、分析和预警水资源污染是一项有着深刻意义的研究活动。本文以水资源重金属污染团为目标,通过污染团三维运动模型推导出二维污染扩散模型,将模型分解为污染物在开始排放时的点源瞬时排放,以及在经过一段时间的污染物与流体充分混合的过程,以及排放停止时的瞬时排放三个过程,然后通过拉普拉斯和逆变换求解扩散方程,得到浓度场。由于天然河道边界曲折多变,采用矩形单元离散河道时,网格单元的边界难以与河道实际边界紧密地贴合,影响计算结果的精确度。本文采用贴体网格的思想剖分河道,基于河流流场的中心线准对称网格划分方法,引入了微分的理论,以纯几何的思想优化了网格计算算法。最后在河流网格的生成基础上,利用WCF通信框架和Si lverlight技术以及ArcGIS Server组件进行模型可视化展示,将整个数值求解过程按功能分解网格剖分模块和浓度场生成模块,通过交互式操作,将数值计算的污染团扩散浓度值与地图结合,用色彩等级图直观显示,从而较准确地反映了河流中污染团的时间性和空间性的扩散规律,实现了对污染团的在线实时监测,为及时制定应急方案提供决策支持。

湘江流域重金属水环境污染团跟踪模拟与预警系统的研究与实现

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