基于网络的小流域土地使用

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1、基于网络的小流域土地使用的水文评估的基于网络的小流域土地使用的水文评估的基于网络的小流域土地使用的水文评估的基于网络的小流域土地使用的水文评估的 DSSDSSDSSDSS摘要： 关于流域和水资源管理若干区域的决策支持系统（DDS）已被开发，但是许多 DSS 特定的设计任务的复杂性和焦点限制了它们的适用性。长期的水文学影响网络应用程序 的评价( L-THIA ),基于网络的 DDS 的程序的集成，地理信息系统( GIS )的能力，和数据 库，去支持这些决定制造者们，他们需要从土地使用的变化得出的关于水数量和水质量 的水文化影响的信息。由一个学科交差队开发,由用户输入，L-THIA 网 DSS 的

2、结构包 括一个建模系统，一个数据库系统和一个图形的用户接口，还包括对水文学知识了有限 的用户的特殊的特性。这些改进帮助和指导用户的决定制造过程，并且增加了用户对基 于水数量和水质量的陆地使用改变所产生的结果的理解。 简介： 在决策制造中使用信息技术的最大好处之一就是克服了在时间，数据，和通讯方面 的局限。信息技术的应用程序特别有效、典型地解决在其中要求处理的重要的数据问题， 在水文学和水质量的应用程序也不例外。在水文学和信息技术之间的学科交差和混合的 工作中，其中包括在物理，化学，生物系统和人力资源管理中的时间和空间的暂存模式， 提供了重要的挑战来完成相关供应目标，易于利用数据，寻找关于地理信

3、息系统( GIS ) 容量，数据库，和网络通信的方法。基于网络的决策支持系统是一种电脑化系统，它利 用“thin-client”网络浏览器向管理者或者商业分析家提供决策支持信息或者决策支持工 具，例如 Netscape NavigatorTM 或因特网 ExplorerTM (Power, 1999 )。 这里对 DSS 的讨论中，上下文中主要的决定因素是陆地的使用变化，它包括一个 地区农业的利用变化或者向非农业利用的转变。城市的无计划发展导致农田减少，由低 强度利用到高强度利用的转变包括了高密度的住宅区和商业区域，包括地下补给，水污 染，雨水排放 ( Bhaduri 等, 2000 )。既然

4、不同的土地使用有不同的影响标准，使用土地 前的小心计划是使影响减到最小的一个理想的办法，而非在影响发生了以后，仅仅依靠 结构的答案( Bhaduri 等, 2000 )。然而，多数人，包括陆地使用规划者，城市经理，甚 至水资源经理，都没有利用那些用来评估可能出现的、土地使用变化的水的影响的工具。 充满对一用户可接近的 水文 的这需要影响评估工具,长期的 水文 al 影响评价( L-THIA )模 型被开发。L-THIA 是开始一个速算表工具(港口, 1994 ),并且更最近与 GIS 是综合的 (林子, 1997 )。在 Purdue 大学的一个学科交差的队开发了 L-THIA 的一个网络可接

5、近 方案，克服若干关于公共数据的利用问题，通过基于 GIS 的交互式方法蔓延开。 这份报告检验调查了 L-THIA 网应用程序，基于一体化的水文模型的 DDS，基于 网络的程序， GIS 和数据库。它同时介绍了 DDS 关于 L-THIA DSS 的引申特征，其功 能比如图，图解，建议和城市最佳管理成本。 2 。基于网络的。基于网络的 L-THIA 系统系统 21 L-THIA 网部件 大多数 DSS 有 3 个主要的部件( Ariav 和 Ginzberg , 1985 )，一个模型系统，一个 数据系统，和一个用户接口。L-THIA 网络系统适合一般的 DSS 结构。L-THIA 的部 件，

6、由图解可知是跟随 Ariav 和 Ginzberg 的，被描述为插图。然而，一个 DDS 系统应该是针对新用户提供额外的功能机制去帮助他们了解结果。这样的机制使结果更加有用 并能引导用户分析和了解结果。在 L-THIA 网络 DSS ，若干有用的功能是综合的，就 象插图所示。 2.2 .模型系统 2.2.1 径流模型和非点来源污染的装载评价 基于网络的 L-THIA DSS 包含一个水文模型, L-THIA ,模拟地表迳流。L-THIA 模型为使用那个区域基于长期的气候数据、土壤和陆地，在流域使用数据的陆地估计长 期的平均的每年的迳流。 。通过与美国农业部（SCS） ，也就是现在的 NRCS，

7、对超过 30 年的降雨量的数据进行了地表迳流演算，L-THIA 生产的长期平均影响胜于一个极端的 年或者风暴时间的影响。它也介绍了与土地使用变化相匹配的影响评估。EMC 数据被 介绍用来估计一个流域的非城市和城市的非点源污染。 ( Baird 等, 1996 )。 与其他需要大量额外数据的模型对比，这种模型可以很快和方便的使用现有数据， 然而又能为详细的工程设计提供更合适的结果 ( Bhaduri 等, 2001 )。L-THIA 模型被重 写在“C”语言程序和一可执行的 L-THIA 中。创造了基于网络的 L-THIA 以内运行有 普通的网关接口的系统( CGI )。 2.2.2 . 超出的

8、可能性 为了帮助用户理解到在每年的基础上负荷迳流和非点源污染的可能性,超出数程序被 开发的可能性。程序计算超出数，径流的一个每 30 年系列，并且装载的 NPS 污染的可 能性。超过数的可能性是一个流域或 NPS 污染价值被超过的时间的百分比。超过数等 级的可能性被以一年的时间的迳流除使用的总年数来计算的。这种等级是在迳流和 NPS 污染负荷在每年的时间的降顺的数字。这能力能提供迳流和的 NPS 污染负荷的极端和 正常的价值的信息,它能帮助用户理解迳流和污染物质负荷的每年的可变性。结果以图的 形式在用户浏览器中表示。 2.3 .数据系统数据系统 2.3.1 .天气数据处理 由用户提供的地点数据

9、被用作在在实际的抽取和报告语言被写的一个计算机图形接 口数据以内被使用( PERL )数据在 LTHIA 以内需要了在网服务器上查询一个 ORACLETM 数据库获得长期的每日的增容。这样,用户需要仅仅选择兴趣的地点而非准 备一个降雨数据文件。长期的每日的降雨数据为近似在美国大陆以内的 500 个地点在 L-THIA 以内被存储基于万维网的系统。 2.3.2 .土壤地图的 Web-GIS 水文学土壤组织地图能由美国本土的 48 个州的洲界提供。NRCS 陈述的土壤地理 数据库土壤地图适于 GIS 的国际互连网的地图服务器技术。和乡村以及主要的道路的水 文土壤组织地图会很快在浏览器的窗口被显示。

10、用户能交互地到感兴趣的地点并且决定 在分析使用的适当的水文土壤组织。 2.4 . L-THIA 的对话系统的对话系统 在 L-THIA 的网络程序中,用户与 HTML 的读写相互交流，使用 Javascript 和 java 选 择被分析的位置并且提供每一个地区的土地使用和最感兴趣的水文土壤信息。一个 CGI 数据决定从土地的价值使用的 CN 和一旦 CGI 数据产生了必要的信息，土壤信息由用户提供了的 水文 , L-THIA 在网上被运用使用数据和 CN 作为输入珍视 L-THIA 的降 雨和陆地使用的 erver 产生了 径流 并且装载产量的 NPS 污染与 CGI 数据， Javascr

11、ipt 和 Java 被处理提供网底模型的平坦并且图形的表示输出的 d 。 2.5 分析和合理化建设奖励体系分析和合理化建设奖励体系 2.5.1 . BMP 费用分析 总的来说,决定制造者想要在费用上在他们的做决定包括信息使缓和的增加从陆地使 用的迳流和污染装载变化。迳流增加使减到最小城市区域，例如，造水盆可能被要求的 适当的暴风雨的构造和管理费用。美国 EPA ( 1999 )为在若干历史的评论的基础上的 7 城市的 BMPs 的推荐实验的费用评价方法，并且这些方法被合并了到 DSS. 简单的计 算程序从美国 EPA 开发了的方程被创造( 1999 ),原来从由 Wiegand 等的联系的研

12、究( 1986 ), Schueler ( 1987 )并且布郎和 Schueler ( 1997 ) sis 要求若干输入,包括 流域 名字，流域 ，降雨地区，并且百分比的区域通过一张网的不可渗透的区域输入形式.为费用评 价的 CGI 运用计算程序,并且最后为 BMPs 的费用在平坦的形式被显示。 准确的费用评价与计算机化的算法是很困难的并且要求大量数据,例如 BMPs 的物 理的尺寸，利息率，项目的单价，并且劳动收费 es 。而且，一些数据和尺寸取决于地 点特定的条件并且要求职业的经验尽管城市的 BMP 花费系统被规划从的分析，充分计 算简单实验的方程和单价来临,它能在使用的范围经历的适当

13、的错误和被花去数据的历史 的构造以内提供决定制造者,一估计了费用范围能是 pr 支持决定制造者的供应2.5.2 .“我能做什么”区域 如果 DSS 指向新手用户，系统应该包括有用的功能帮助如此的用户理解结果。许 多用户很难理解水文系统的数字化输出。但是如果他们利用“因果”关系就能明白其中 的道理，他们做的决定将会是最好的决定。因此，帮助理解输出含义的机制能使其结果 更加容易分析和理解。在 L-THIA 网络程序中，更多的功能出现并且完善，其中包括 BMP 分类、结果分析、样本。该区域增加了用户对土地使用变化影响的理解力和提供 了减少迳流和非点源污染的方法论。 3DSS 在 L-THIA 网络的

14、运用 31在使用 DSS 的步聚 这节介绍 DSS 的跟随用户工作流动的特征，而非从水文分析的前景推荐的 L- THIA 网工作流动建议适当的使用为陆地使用变化的水质量管理的 DSS。当用户首先进 入 DSS 时，他们选择一个学习区域( 流域 )然后进入他们自己的土地使用变化方案。 用户同样能检查与输入形式相连的土壤图。用户选择“运行 L-THIA”按钮以便获得结 果。用户能通过表格和图检验结果。如果 2 或 3 种陆地使用情形是输入,用户能在分析 的比较阶段期间象酒吧和苹果饼图表一样把结果在分析的比较阶段期间作比较与视觉帮 助，用户能获得帮助从“我能做什么”改进结果的理解的菜单如果用户有可接

15、受的结果， 他们能走进结果报告准备节。L-THIA 网 DSS 在 http:/www.ecn.purdue.edu/runoff/是可 得到的。 3.2 .数据的准备 分析能被进行使用现在的土地使用和说明结果的类型的使用变化情形由这个方法生 产了并且表明怎么的两种假想的陆地的影响在迳流的数量上和建议的陆地使用由不同的陆地使用产生了能容易被估计。在 L-THIA 在取决于地点的图被看用户的网接口选择, 为最近的天气车站的天气数据从数据库被查询并且为运用的 L-THIA 重新格式化了。用 户提供每土地使用和水文的土壤组的区域为每次兴趣。陆地使用和土壤联合的区域能为 1 到 3 个时间时期被提供。

16、例如,一个用户可以希望分析效果历史并且使用改变的未来陆 地。 使用打的存在的陆地被用于了这分析:商业,工业,居住，森林，草，农业和湿地。在趋势 上基于了为城市和农场陆地的损失,为第一情形农业的区域将被改变到低，这被假定居住 的使用，并且为第二情形农业的区域将被改变到商业的使用的。唯一的土地使用和土壤 联合的区域能为一个过去的时间时期被提供，当他们是目前并且作为他们可能在将来的 某时间。一旦用户提供了 L-THIA 要求的信息，他们选择 L-THIA 钮扣运用模型。L- THIA 在网服务并且为迳流和 NPS 污染产生一系列桌子、酒吧图、和苹果饼图表。有 L-THIA 表格的准备的数据输入在图被显示出。.当用户准备输入数据时，他们能参考并 且登陆当图显示，在 web-GIS 以内使用数据。 3.3 .结果分析帮助和解决工具 使用 DSS 的目标是在若干条件下面决定最好的答案不受欢迎的影响与一些陆地联 系使用，并且这应该包括使缓和的可能性我们, DSS 应该在方法上提供信息使缓和的从 经历陆地使用的一个区域的迳流变化和污染物质装载在运用 L-THIA 以后变