[教育]長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)突發(fā)性水污染事件應(yīng)急系統(tǒng)

1、,,長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)典型江段（萬(wàn)州段）突發(fā)性水污染事件應(yīng)急系統(tǒng),,彭 虹,武漢大學(xué)水資源與水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)典型江段（萬(wàn)州段）,突發(fā)性水污染事件應(yīng)急系統(tǒng),,武漢大學(xué)二〇〇五年十月,立項(xiàng)意義,我國(guó)水環(huán)境狀況不容樂(lè)觀突發(fā)污染事故頻次增多 主要在：化學(xué)品泄漏；危險(xiǎn)品翻船；農(nóng)藥 施肥不當(dāng)三方面,化學(xué)品生產(chǎn)廠事故性泄漏 2000年1月27日福建閩江上游沙溪河段邊某樂(lè)果農(nóng)藥廠車間生產(chǎn)線發(fā)生事故，大量劇毒品

2、（三甲基二硫代磷酸酯）泄漏，河中漂著1000噸死魚(yú)。農(nóng)藥順流而下，十公里。,2005年11月13日，中石油吉化公司雙苯廠胺苯車間發(fā)生爆炸事故。哈爾濱市停止供水4天。,2003年12月23日重慶開(kāi)縣天然氣“井噴”造成180余人死亡；特大井噴事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)六千四百三十二萬(wàn)余元人民幣。,運(yùn)輸危險(xiǎn)品時(shí)撞車翻船 我國(guó)50年大慶慶典之際，北京某縣某運(yùn)輸劇毒化學(xué)品氰化鉀的車輛翻到湖中，驚動(dòng)了中央。立即派人做了妥善處理，對(duì)滲漏到湖中的

3、氰化鉀進(jìn)行圍追堵截，最終沒(méi)有造成人畜傷亡,施用農(nóng)藥不當(dāng) 1996年5月底，陜西省安康地區(qū)鐵路沿線路基雜草瘋長(zhǎng)，影響火車正常安全行駛。鐵路部門(mén)沿線噴灑除草劑“森草凈”。沒(méi)想到不久天降大雨，農(nóng)藥被雨水沖到路基旁的排水溝內(nèi)，又流到河中，灌到稻田里，森草凈不但除去了雜草，把稻苗也給除了，受害面積達(dá)84公頃，損失57萬(wàn)元。,這類突發(fā)污染事件來(lái)的突然，防不勝防；事態(tài)嚴(yán)重，如不當(dāng)機(jī)立斷正確處置，會(huì)影響較多人的生命安全。社會(huì)動(dòng)蕩，政治影響也大。目

4、前，三峽庫(kù)區(qū)尚未建立防止污染應(yīng)急反應(yīng)體系，防污染設(shè)施、設(shè)備的建設(shè)和裝備基本處于空白局面，自身的應(yīng)急反應(yīng)能力十分薄弱。,突發(fā)污染事件頻頻發(fā)生,造成惡劣環(huán)境問(wèn)題,突發(fā)污染事故預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng),,,,數(shù)據(jù)層模型層動(dòng)態(tài)鏈接傳輸界面顯示,突發(fā)污染事故預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng),遙感數(shù)據(jù),歷史資料,人工輸入,自動(dòng)采集,其它來(lái)源,人工輸入,空間數(shù)據(jù)庫(kù),,,,標(biāo)志號(hào),屬性數(shù)據(jù)庫(kù),系統(tǒng),OpenGL(三維),MO(二維),水質(zhì)模型,水質(zhì)評(píng)價(jià),界面,排污口動(dòng)態(tài)刪除,

5、,,,,,,,,,,,DLL,長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)突發(fā)性水污染事件應(yīng)急管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,重要斷面檢測(cè),常規(guī)GIS功能,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),,基本理論與技術(shù),1. 地理信息系統(tǒng)：以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ) ，提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息 ?；竟δ苁菙?shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出 2.水質(zhì)評(píng)價(jià)：采用單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分類,3.水質(zhì)預(yù)測(cè)模型 基本理論：連續(xù)性方程、動(dòng)量方程以及污染物對(duì)流擴(kuò)散方程 連續(xù)性方程 ：動(dòng)量方程 ：

6、 污染物對(duì)流擴(kuò)散方程 ：,基本理論與技術(shù),入流邊界 ：u，v, c作為本質(zhì)條件給出 。出流邊界 ： 其中f為u，v和c中任一物理量，vn為出流邊界的法向流速, 作為本質(zhì)條件給出 固壁邊界 ： cn=0, n為固壁的法向矢量 初始條件 :給出u，v， 和c在初始時(shí)刻的分布,,,,基本理論與技術(shù),模型計(jì)算條件 ： 1：5000水下地形 河道糙

7、率0.02-0.035 污染物降解系數(shù)，COD取0.035d－1 模型求解：采用非正交非交錯(cuò)網(wǎng)格，有限控制體積方法，進(jìn)行數(shù)值離散，并采用SIP方法進(jìn)行數(shù)值求解。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)復(fù)雜邊界地形，且收斂速度快，計(jì)算精度高。模型特點(diǎn)：模型適應(yīng)性廣、收斂快、計(jì)算穩(wěn)定、時(shí)間步長(zhǎng)大、能反應(yīng)精細(xì)的流場(chǎng)變化。,4.二維表達(dá)方式 通過(guò)MapObject實(shí)現(xiàn) ，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)提供制圖與GIS功能的控件 5.三維表達(dá)方式 通過(guò)O

8、penGL實(shí)現(xiàn)，具有實(shí)現(xiàn)高性能的三維圖形的功能，是目前的三維圖形開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn) 。,基本理論與技術(shù),系統(tǒng)功能,本系統(tǒng)是在Arc View、VB及Map Object控件基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)。特點(diǎn)是：實(shí)行圖層的面向?qū)ο蠊芾矸绞?，本軟件?duì)圖層實(shí)行分層管理,系統(tǒng)功能,1.常規(guī)GIS功能 ： 可顯示長(zhǎng)江上游萬(wàn)州段的工廠、排污口、取水口、河道、水源區(qū)劃、水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面等多個(gè)地圖層的地圖，并進(jìn)行特征值的查詢；放大、縮小和漫游整個(gè)地圖；根據(jù)情況搜索符

9、合一定條件的特征并進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)；顯示更新污染物濃度的分布變化，并進(jìn)行值渲染,2.空間、屬性數(shù)據(jù)的更新 基于GIS技術(shù)的二維空間信息管理平臺(tái)，建立萬(wàn)州河段的空間數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，可對(duì)河段地形、排污口、水質(zhì)等進(jìn)行查詢和更新,系統(tǒng)功能,3.動(dòng)態(tài)顯示水質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果 根據(jù)水質(zhì)預(yù)測(cè)模型計(jì)算結(jié)果，可以在給定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)動(dòng)態(tài)顯示水質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果，并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。 并根據(jù)情況通過(guò)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法進(jìn)行分類,系統(tǒng)功能,系統(tǒng)功能,4.突發(fā)性

10、污染事件模擬與動(dòng)態(tài)顯示 系統(tǒng)中點(diǎn)擊突發(fā)污染物的發(fā)生地點(diǎn)，并輸入突發(fā)污染事件發(fā)生流量、濃度，即可對(duì)此突發(fā)性污染事件進(jìn)行模擬，并實(shí)現(xiàn)污水團(tuán)演進(jìn)變化過(guò)程的實(shí)時(shí)直觀表現(xiàn)。 還具有添加保存和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)功能，便于進(jìn)行污染物負(fù)荷遷移對(duì)比。,系統(tǒng)功能,5.三維仿真 利用OpenGL技術(shù)，將GIS與水質(zhì)模型結(jié)合，用三維仿真顯示模擬結(jié)果，更逼真地反映萬(wàn)州河段的水質(zhì)情況,結(jié)語(yǔ)與展望,本階段的研究已經(jīng)成功解決了突發(fā)污染事故應(yīng)急系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)

11、: 建立了基于GIS技術(shù)的二維空間信息管理平臺(tái)，建立萬(wàn)州河段的空間數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，可對(duì)河段地形、排污口、水質(zhì)等進(jìn)行查詢和更新。建立萬(wàn)州段平面二維水質(zhì)模型，可將調(diào)試好的模型應(yīng)用到庫(kù)區(qū)不同位置對(duì)突發(fā)性水污染物擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行模擬，計(jì)算不同時(shí)段不同區(qū)域水質(zhì)數(shù)據(jù)。,實(shí)現(xiàn)了模型計(jì)算結(jié)果與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)連接，動(dòng)態(tài)顯示水質(zhì)預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)污染物進(jìn)行分級(jí)，并以不同顏色代表不同的水質(zhì)狀況，實(shí)現(xiàn)污水團(tuán)演進(jìn)變化過(guò)程的實(shí)時(shí)直觀表現(xiàn)，直觀顯示