[教育]長江三峽庫區(qū)突發(fā)性水污染事件應急系統(tǒng)

1、,,長江三峽庫區(qū)典型江段（萬州段）突發(fā)性水污染事件應急系統(tǒng),,彭 虹,武漢大學水資源與水電工程國家重點實驗室,長江三峽庫區(qū)典型江段（萬州段）,突發(fā)性水污染事件應急系統(tǒng),,武漢大學二〇〇五年十月,立項意義,我國水環(huán)境狀況不容樂觀突發(fā)污染事故頻次增多 主要在：化學品泄漏；危險品翻船；農(nóng)藥 施肥不當三方面,化學品生產(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。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)濟損失已達六千四百三十二萬余元人民幣。,運輸危險品時撞車翻船 我國50年大慶慶典之際，北京某縣某運輸劇毒化學品氰化鉀的車輛翻到湖中，驚動了中央。立即派人做了妥善處理，對滲漏到湖中的

3、氰化鉀進行圍追堵截，最終沒有造成人畜傷亡,施用農(nóng)藥不當 1996年5月底，陜西省安康地區(qū)鐵路沿線路基雜草瘋長，影響火車正常安全行駛。鐵路部門沿線噴灑除草劑“森草凈”。沒想到不久天降大雨，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84公頃，損失57萬元。,這類突發(fā)污染事件來的突然，防不勝防；事態(tài)嚴重，如不當機立斷正確處置，會影響較多人的生命安全。社會動蕩，政治影響也大。目

4、前，三峽庫區(qū)尚未建立防止污染應急反應體系，防污染設(shè)施、設(shè)備的建設(shè)和裝備基本處于空白局面，自身的應急反應能力十分薄弱。,突發(fā)污染事件頻頻發(fā)生,造成惡劣環(huán)境問題,突發(fā)污染事故預警預報系統(tǒng),,,,數(shù)據(jù)層模型層動態(tài)鏈接傳輸界面顯示,突發(fā)污染事故預警預報系統(tǒng),遙感數(shù)據(jù),歷史資料,人工輸入,自動采集,其它來源,人工輸入,空間數(shù)據(jù)庫,,,,標志號,屬性數(shù)據(jù)庫,系統(tǒng),OpenGL(三維),MO(二維),水質(zhì)模型,水質(zhì)評價,界面,排污口動態(tài)刪除,

5、,,,,,,,,,,,DLL,長江三峽庫區(qū)突發(fā)性水污染事件應急管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,重要斷面檢測,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)庫為基礎(chǔ) ，提供多種空間和動態(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)評價：采用單項指標評價法對水質(zhì)進行評價分類,3.水質(zhì)預測模型 基本理論：連續(xù)性方程、動量方程以及污染物對流擴散方程 連續(xù)性方程 ：動量方程 ：

6、 污染物對流擴散方程 ：,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在初始時刻的分布,,,,基本理論與技術(shù),模型計算條件 ： 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：采用非正交非交錯網(wǎng)格，有限控制體積方法，進行數(shù)值離散，并采用SIP方法進行數(shù)值求解。該方法的優(yōu)點是能適應復雜邊界地形，且收斂速度快，計算精度高。模型特點：模型適應性廣、收斂快、計算穩(wěn)定、時間步長大、能反應精細的流場變化。,4.二維表達方式 通過MapObject實現(xiàn) ，實質(zhì)上是一個提供制圖與GIS功能的控件 5.三維表達方式 通過O

8、penGL實現(xiàn)，具有實現(xiàn)高性能的三維圖形的功能，是目前的三維圖形開發(fā)標準 。,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)上開發(fā)的應用系統(tǒng)。特點是：實行圖層的面向?qū)ο蠊芾矸绞?，本軟件對圖層實行分層管理,系統(tǒng)功能,1.常規(guī)GIS功能 ： 可顯示長江上游萬州段的工廠、排污口、取水口、河道、水源區(qū)劃、水質(zhì)監(jiān)測斷面等多個地圖層的地圖，并進行特征值的查詢；放大、縮小和漫游整個地圖；根據(jù)情況搜索符

9、合一定條件的特征并進行基本統(tǒng)計；顯示更新污染物濃度的分布變化，并進行值渲染,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，建立萬州河段的空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫，可對河段地形、排污口、水質(zhì)等進行查詢和更新,系統(tǒng)功能,3.動態(tài)顯示水質(zhì)預測結(jié)果 根據(jù)水質(zhì)預測模型計算結(jié)果，可以在給定時間長度內(nèi)動態(tài)顯示水質(zhì)預測結(jié)果，并根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行校正。 并根據(jù)情況通過單項指標評價法進行分類,系統(tǒng)功能,系統(tǒng)功能,4.突發(fā)性

10、污染事件模擬與動態(tài)顯示 系統(tǒng)中點擊突發(fā)污染物的發(fā)生地點，并輸入突發(fā)污染事件發(fā)生流量、濃度，即可對此突發(fā)性污染事件進行模擬，并實現(xiàn)污水團演進變化過程的實時直觀表現(xiàn)。 還具有添加保存和調(diào)用歷史數(shù)據(jù)功能，便于進行污染物負荷遷移對比。,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，更逼真地反映萬州河段的水質(zhì)情況,結(jié)語與展望,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，建立萬州河段的空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫，可對河段地形、排污口、水質(zhì)等進行查詢和更新。建立萬州段平面二維水質(zhì)模型，可將調(diào)試好的模型應用到庫區(qū)不同位置對突發(fā)性水污染物擴散過程進行模擬，計算不同時段不同區(qū)域水質(zhì)數(shù)據(jù)。,實現(xiàn)了模型計算結(jié)果與系統(tǒng)的動態(tài)連接，動態(tài)顯示水質(zhì)預測結(jié)果，根據(jù)相關(guān)水質(zhì)標準要求對污染物進行分級，并以不同顏色代表不同的水質(zhì)狀況，實現(xiàn)污水團演進變化過程的實時直觀表現(xiàn)，直觀顯示