水环境方面有关论文范文例文,与GIS在水污染控制规划中的辅助应用相关硕士论文范文

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摘 要 ：以湖北省某市河网为例,将地理信息系统应用于河网水污染控制规划,在ArcGIS9.3的环境中,建立了某市水环境基础数据库,并在此基础上,进行水环境功能区划、水环境容量计算及提出了水污染控制措施最佳方案,得到了各类水环境规划专题地图,实现了水污染控制规划成果的可视化查询和显示.该地理信息系统应用于湖北省某市水污染控制规划,为江汉平原河网地区水环境数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供了有效的工作平台和可靠的技术支持.

关 键 词 ：地理信息系统；CAD；数据库；水污染控制规划

中图分类号：X323 文献标识码：A

文章编号：16749944（2013）07017604

1.引言

水污染控制规划是在污染源调查和水质现状评价的基础上,依照国家或城市对相应水体功能的环境质量要求,建立相应的数学模型,计算出水体中各污染物的最大排放量（即水环境容量）,然后根据规划水平年预测的污染负荷计算出污染物消减量,以使水域功能满足所要求的环境质量标准,并提出最近的水污染控制规划方案.在水污染控制规划成果的基础上,将GIS应用与污染源调查、水环境功能区划、水环境容量计算及规划措施的提出等各个过程,提高了水污染控制规划的数据管理能力和规划水平[1].

水污染控制规划涉及的数据较繁琐,利用GIS技术,建立水环境基础数据库,可以将空间数据及属性数据、原始数据及新生成的数据进行合理规范的管理；水环境信息可以随时更新,水环境数据实现了在整个水污染过程中的共享；将规划成果制成专题图,并实现可视化查询,为水污染控制规划决策者提供了直观可视的工作界面,大大提高了工作效率[2].

潜江市位于湖北省中南部江汉平原腹地,东经112°29′～113°01′,北纬30°04′～30°39′,境内地势平坦,地面

高程在26～31m之间.潜江地处河口三角洲上,河流的特点是分流较多,变化较大.建国以来,全市建立了相对独立完善的防洪、排涝、抗旱工程体系,共开挖干支渠62条,斗农渠4732条,排灌渠道总长6276km.全市现建有提排泵站171处,提灌泵站40处.因此,全市有天然和人工两大类河渠,天然河渠有汉江和东荆河；人工河渠主要有田关河、下西荆河、总干渠、城南河、百里长渠、汉南河等骨干排灌支干渠.全市水域面积占自然面积比例为9.8%.潜江市属汉江流域,其中东荆河以西为四湖流域,主要纳污水体为西荆河、总干渠、兴隆河、东干渠；东荆河以西为汉南片区,主要纳污水体为城南河、百里长渠和汉南河.潜江市内大小沟渠纵横交织,具有典型的江汉平原河网特征.

2.水环境基础数据库的建立及污染源调查

基础数据库的建立和污染源调查是水环境管理的基础工作,涉及大量的地理空间数据和属性数据.地理信息系统可以将两者相关联,建立水环境基础数据库[3].在此基础上,进行污染源调查,使水环境功能区的划分、水环境容量的计算及水污染控制措施的成果直观呈现.

本研究是通过现场调研的方式获得基础数据,主要有：潜江市环保局提供的由湖北省测绘局编制的1∶1万CAD格式的数字地图,潜江市共103幅,地形数据图层共有10层；各类普通地图及专题地图（包括潜江市主要污染源分布图、监测断面分布图）；各类监测数据（潜江市环保局提供的潜江市河网河渠例行监测点的污染物的监测值）[4].

调研所得数据需要进一步处理,建立数据库,才能进行污染源分析、水环境规划和决策.本研究通过ArcCatalog建立Personal Geodatabase,即建立空间数据库；通过Microsoft Acess 建立属性数据库.

2.1 空间数据库的建立

2.1.1 CAD格式文件转换

本数据库的基础地理数据为103幅CAD格式的文件,不能被ArcGIS软件直接使用,需转换为地理信息系统可以直接使用的Shapefile格式的文件.将一幅CAD格式的文件导入ArcMap中,在ArcMap中即自动被转换为*.dwg格式的点文件、线文件、多边形文件.利用ArcToolbox,分别将CAD（*.dwg）格式的点文件、线文件、多边行文件转换为Shapefile（*.shap）格式点文件、线文件、多边行文件,并导出转换后的文件,分别存储于3个图层中[5].

2.1.2 图层拼接

利用AcrToolbox的Apend（追加）命令,分别将103幅Shapefile格式的点文件、线文件、多变形文件拼接为一幅Shapefile格式的点、线、多变形图层文件.

2.1.3 提取有效数据

已经拼接好的一幅线文件图层包含水系、行政区界、公路等空间实体,点文件图层包含居民点、取水点等空间实体.分别在线文件中提取出水系、行政区界、公路作为单独的Shape文件,在点文件图层中提取居民点、取水点作为单独的Shape文件.

2.1.4 栅格数据矢量化

将调研所得的图片经扫描成为*.jpg格式的图件,即为栅格数据,导入到ArcMap中,通过“影像配准”工具,配准到与1：1万基础地理数据相同的坐标系,通过手动录入的方式,对栅格数据进行矢量化,例如提取出主要工业污染源分布图层、涵闸分布图层、监测断面分布图层等.将以上所有图层导入到ArcGIS9.3,建立空间数据库.将从基础地理数据提取出的潜江市的水系图层及行政区划图层导入ArcMap中,见图1.

图1 潜江市水系图

2.2 属性数据库的建立

采集来的调查数据存储在Excel表格中,导入Mcrosoft ACESS 2003 数据库,并建立主键,建立属性数据库[6].矢量空间数据库中,对每一图层,添加字段,并确定主键.将属性数据库与矢量空间数据库相关联.水环境功能区属性数据库在ArcGIS9.3系统中的后台属性数据库见图2. 图2 属性数据库

3.水环境功能区的划分

对潜江市水系进行水环境功能区划,依据《地表水环境质量标准》（GB3838——2002）,采用收集资料以及实地调查方法,结合其现状功能和发展规划,初步划分功能区,在此基础上与当地环境管理和有关部门协商,广泛征求意见,最后确定功能区的大小、范围及级别.并对各功能区进行水质达标分析和主要污染源调查[7].

目前潜江市水环境功能区划主要有Ⅱ类水环境功能区、Ⅲ类水环境功能区、Ⅳ类水环境功能区、Ⅴ类水环境功能区.利用地理信息系统,将不同水环境功能区用不同颜色表示,可以一目了然的将不同水环境功能区进行划分.并且将水环境功能区的空间数据与属性数据（环境功能类型、功能区划）相关联,可以随时查询各水环境功能的属性数据.潜江市水环境功能区划成果图见图3.

图3 水环境功能区划成果图

2013年7月 绿 色 科 技 第7期4 水环境容量的计算

水环境容量