基于SD-GIS的新型水质时空模型及其可视化动态调控研究

针对水污染事故的水质时空动态模拟、预测及可视化调控仿真，本课题将系统动力学引入水质模拟计算，建立水污染事故水质模拟的一维系统动力学水动力模型和模拟生化反应过程的系统动力学生态水质模型；将系统动力学模型空间化，结合前期研究的一维和二维系统动力学水质扩散模拟，构建SD-GIS水质时空动态模型；以SD-GIS模型为基础，基于二三维一体化的GIS技术建立实验区的水污染事故三维虚拟地理环境，对水污染事故的应急调控策略进行可视化模拟和仿真。本课题将攻克水污染事故水质时空模拟及应急调控策略可视化模拟的若干关键技术，以2005年11月的松花江水污染事故为例，进行水质模拟结果验证，案例区三维场景构建和可视化动态调控示范等，为水污染事故的科学应急、定量调控提供新模型和方法。

水污染事故是经济和社会发展过程中的全球性问题，对生态环境、人民健康及社会安全造成严重影响。由于水污染事故的突发性、阶段性和不确定性等原因，导致目前国内外对于突发性水污染事故还没有成熟、有效的水质模拟系统，迫切需要加大研究力度，实现关键技术的突破。. 针对水污染事故的水质时空动态模拟、预测及可视化调控仿真，本课题将系统动力学引入水质模拟计算，建立水污染事故水质模拟的一维系统动力学水动力模型和模拟生化反应过程的系统动力学生态水质模型；将系统动力学模型空间化，结合前期研究的一维和二维系统动力学水质扩散模拟，构建SD-GIS 水质时空动态模型；课题以SD-GIS 模型为基础，以松花江水污染事故和湖南湘江流域株洲段水污染为案例，进行水质模拟结果验证，通过基于二三维一体化的GIS 技术进行案例区三维场景构建和可视化动态调控示范，对水污染事故的应急调控策略进行可视化模拟和仿真。. 本课题攻克了水污染事故水质时空模拟及应急调控策略可视化模拟的若干关键技术，较好地解决了突发水污染事故水质浓度的模拟、预测和基于不同水文参数的模型调控这一难题；实现了基于时间和空间两个维度上对复杂系统行为的动态模拟及趋势预测；建立了针对突发水污染事故高效、便捷的数字化管理工具，为水污染事故的科学应急、定量调控提供了新模型和方法。课题在基于SD和GIS相关联的水污染事故水质浓度模拟、预测和空间表达方面具有明显的创新性，其研究内容的开展及应用将协助提高环境管理部门在水污染事故后的应急响应和决策能力，有助于提高我国水环境污染事故环境应急工作的科学性、有效性和定量性。. 课题圆满完成了预期的考核指标，出版两部专著，发表八篇文章（SCI1篇、EI5篇）。成果曾获2011年国家地理信息科技进步三等奖，并且已经应用于山东、海南、湖南等地环保部门的水污染事故应急决策系统的工程项目中。