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1、长江三峡库区典型江段（万州段）长江三峡库区典型江段（万州段）突发性水污染事件应急系统突发性水污染事件应急系统长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统长江三峡库区典型江段（万州段）长江三峡库区典型江段（万州段）长江三峡库区典型江段（万州段）长江三峡库区典型江段（万州段）突发性水污染事件应急系统突发性水污染事件应急系统武汉大学武汉大学二五年十月二五年十月长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统立项意义立项意义我国水环境状况不容乐观我国水环境状况不容乐观突发
2、污染事故频次增多突发污染事故频次增多 主要在：化学品泄漏；危险品翻船；农药主要在：化学品泄漏；危险品翻船；农药 施肥不当三方面施肥不当三方面长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统 化学品生产厂事故性泄漏化学品生产厂事故性泄漏 2000年年1月月27日福建闽江上游沙溪河段边某日福建闽江上游沙溪河段边某乐果农药厂车间生产线发生事故，大量剧毒乐果农药厂车间生产线发生事故，大量剧毒品（三甲基二硫代磷酸酯）泄漏，河中漂着品（三甲基二硫代磷酸酯）泄漏，河中漂着1000吨死鱼。农药顺流而下，十公里。吨死鱼。农药顺流而下，十公里。 长江
3、三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统2005年年11月月13日，中石油吉化公司双苯厂日，中石油吉化公司双苯厂胺苯车间发生爆炸事故。哈尔滨市停止供胺苯车间发生爆炸事故。哈尔滨市停止供水水4天。天。 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统2003年年12月月23日重庆开县天然气日重庆开县天然气“井喷井喷”造成造成180余余人死亡；特大井喷事故造成的直人死亡；特大井喷事故造成的直接经济损失已达接经济损失已达六千四百三十二万六千四百三十二万余元人余元人民币。
4、民币。长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统运输危险品时撞车翻船运输危险品时撞车翻船 我国我国50年大庆庆典之际，北京某县某运输年大庆庆典之际，北京某县某运输剧毒化学品剧毒化学品氰化钾氰化钾的车辆翻到湖中，惊动的车辆翻到湖中，惊动了中央。立即派人做了妥善处理，对渗漏了中央。立即派人做了妥善处理，对渗漏到湖中的氰化钾进行围追堵截，最终没有到湖中的氰化钾进行围追堵截，最终没有造成人畜伤亡造成人畜伤亡 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统施用农药不当施
5、用农药不当 1996年年5月底，月底，陕西省安康陕西省安康地区铁路沿线路地区铁路沿线路基杂草疯长，影响火车正常安全行驶。铁基杂草疯长，影响火车正常安全行驶。铁路部门沿线喷洒除草剂路部门沿线喷洒除草剂“森草净森草净”。没想。没想到不久天降大雨，到不久天降大雨，农药农药被雨水冲到路基旁被雨水冲到路基旁的排水沟内，又流到河中，灌到稻田里，的排水沟内，又流到河中，灌到稻田里，森草净不但除去了杂草，把稻苗也给除了，森草净不但除去了杂草，把稻苗也给除了，受害面积达受害面积达84公顷，损失公顷，损失57万元万元。 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统
6、水污染事件应急系统这类突发污染事件来的突然，防不胜防；这类突发污染事件来的突然，防不胜防；事态严重，如不当机立断正确处置，会影事态严重，如不当机立断正确处置，会影响较多人的生命安全。社会动荡，政治影响较多人的生命安全。社会动荡，政治影响也大。响也大。目前，三峡库区尚未建立防止污染应急反目前，三峡库区尚未建立防止污染应急反应体系，防污染设施、设备的建设和装备应体系，防污染设施、设备的建设和装备基本处于空白局面，自身的应急反应能力基本处于空白局面，自身的应急反应能力十分薄弱。十分薄弱。 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统
7、突发污染事件频频发生突发污染事件频频发生造成恶劣环境问题造成恶劣环境问题突发污染事故突发污染事故预警预报系统预警预报系统长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统数据层数据层模型层模型层动态链接传输动态链接传输界面显示界面显示突发污染事故预警预报系统突发污染事故预警预报系统长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统遥遥感感数数据据历历史史资资料料人人工工输输入入自自动动采采集集其其它它来来源源人人工工输输入入空间数据库空间数据库标志号标志号属性数据库属性数
8、据库系系统统OpenGL(三维三维)MO(二维二维)水质模型水质模型水质评价水质评价界界面面排污口动态删除排污口动态删除DLL长江三峡库区突发性水污染事件应急管理系统结构图长江三峡库区突发性水污染事件应急管理系统结构图重要断面检测重要断面检测常规常规GIS功能功能系统结构系统结构长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统基本理论与技术基本理论与技术 1. 地地理理信信息息系系统统：以以地地理理空空间间数数据据库库为为基基础础 ，提提供供多多种种空空间间和和动动态态的的地地理理信信息息 。基基本本功功能能是是数数据据的的采采集
9、集、管管理理、处处理理、分分析析和和输出输出 2.水水质质评评价价：采采用用单单项项指指标标评评价价法法对对水水质质进进行评价分类行评价分类 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统3.水质预测模型水质预测模型 基本理论：连续性方程、动量方程以及污染基本理论：连续性方程、动量方程以及污染物对流扩散方程物对流扩散方程 连续性方程连续性方程 ：动量方程动量方程 ： 污染物对流扩散方程污染物对流扩散方程 ：基本理论与技术基本理论与技术 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统
10、水污染事件应急系统入流边界入流边界 ：u，v, c作为本质条件给出作为本质条件给出 。出流边界出流边界 ： 其中其中f为为u，v和和c中任一物中任一物理量，理量，vn为出流边界的法向流速为出流边界的法向流速, 作为本作为本质条件给出质条件给出 固壁边界固壁边界 ： cn=0, n为固壁的法向为固壁的法向矢量矢量 初始条件初始条件 :给出给出u，v， 和和c在初始时刻的分在初始时刻的分布布 基本理论与技术基本理论与技术 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统模型计算条件模型计算条件 ： 1：5000水下地形水下地形 河道糙
11、率河道糙率0.02-0.035 污染物降解系数，污染物降解系数，COD取取0.035d1 模型求解模型求解：采用非正交非交错网格，有限控：采用非正交非交错网格，有限控制体积方法，进行数值离散，并采用制体积方法，进行数值离散，并采用SIP方法方法进行数值求解。该方法的优点是进行数值求解。该方法的优点是能适应复杂能适应复杂边界地形边界地形，且，且收敛速度快，计算精度高收敛速度快，计算精度高。模型特点模型特点：模型：模型适应性广适应性广、收敛快、计算稳、收敛快、计算稳定、时间步长大、能反应定、时间步长大、能反应精细的流场精细的流场变化。变化。长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段
12、) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统4.二维表达方式二维表达方式 通过通过MapObject实现实现 ，实质上是一个提供，实质上是一个提供制图与制图与GIS功能的控件功能的控件 5.三维表达方式三维表达方式 通过通过OpenGL实现，具有实现高性能的三维实现，具有实现高性能的三维图形的功能，是目前的三维图形开发标准图形的功能，是目前的三维图形开发标准 。基本理论与技术基本理论与技术 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统系统功能系统功能 本系统是在本系统是在Arc View、VB及及Map Object
13、控控件基础上开发的应用系统。件基础上开发的应用系统。特点是：实行图层的面向对象管理方式，特点是：实行图层的面向对象管理方式，本软件对图层实行分层管理本软件对图层实行分层管理 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统系统功能系统功能 1.常规常规GIS功能功能 ： 可显示长江上游万州段的工厂、排污口、取水可显示长江上游万州段的工厂、排污口、取水口、河道、水源区划、水质监测断面等多个地口、河道、水源区划、水质监测断面等多个地图层的地图，并进行特征值的查询；图层的地图，并进行特征值的查询；放大、缩小和漫游整个地图；放大、缩小和漫
14、游整个地图；根据情况搜索符合一定条件的特征并进行基本根据情况搜索符合一定条件的特征并进行基本统计；统计；显示更新污染物浓度的分布变化，并进行值渲显示更新污染物浓度的分布变化，并进行值渲染染 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统2.空间、属性数据的更新空间、属性数据的更新 基于基于GIS技术的二维空间信息管理平台，建技术的二维空间信息管理平台，建立万州河段的空间数据库、属性数据库，立万州河段的空间数据库、属性数据库，可对河段地形、排污口、水质等进行查询可对河段地形、排污口、水质等进行查询和更新和更新 系统功能系统功能 长
15、江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统3.动态显示水质预测结果动态显示水质预测结果 根据水质预测模型计算结果，可以在给定时间长度内动态显示水质预测结果，并根据实测数据进行校正。 并根据情况通过单项指标评价法进行分类 系统功能系统功能 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统系统功能系统功能4.突发性污染事件模拟与动态显示突发性污染事件模拟与动态显示 系统中点击突发污染物的发生地点，并输系统中点击突发污染物的发生地点，并输入突发污染事件发生流量、浓度，即
16、可对入突发污染事件发生流量、浓度，即可对此突发性污染事件进行模拟，并实现污水此突发性污染事件进行模拟，并实现污水团演进变化过程的实时直观表现。团演进变化过程的实时直观表现。 还具有添加保存和调用历史数据功能，便还具有添加保存和调用历史数据功能，便于进行污染物负荷迁移对比。于进行污染物负荷迁移对比。长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统系统功能系统功能5.三维仿真三维仿真 利用利用OpenGL技术，将技术，将GIS与水质模型结合，与水质模型结合，用三维仿真显示模拟结果，更逼真地反映用三维仿真显示模拟结果，更逼真地反映万州河
17、段的水质情况万州河段的水质情况 长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统结语与展望结语与展望 本阶段的研究已经成功解决了突发污染事故本阶段的研究已经成功解决了突发污染事故应急系统中关键技术应急系统中关键技术: 建立了基于建立了基于GIS技术的二维空间信息管理平技术的二维空间信息管理平台，建立万州河段的空间数据库、属性数据台，建立万州河段的空间数据库、属性数据库，可对河段地形、排污口、水质等进行查库，可对河段地形、排污口、水质等进行查询和更新。询和更新。建立万州段平面二维水质模型，可将调试好建立万州段平面二维水质模型，可将调
18、试好的模型应用到库区不同位置对突发性水污染的模型应用到库区不同位置对突发性水污染物扩散过程进行模拟，计算不同时段不同区物扩散过程进行模拟，计算不同时段不同区域水质数据。域水质数据。长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统实现了模型计算结果与系统的动态连接，实现了模型计算结果与系统的动态连接，动态显示水质预测结果，根据相关水质标动态显示水质预测结果，根据相关水质标准要求对污染物进行分级，并以不同颜色准要求对污染物进行分级，并以不同颜色代表不同的水质状况，实现污水团演进变代表不同的水质状况，实现污水团演进变化过程的实时直观表现
19、，直观显示污染范化过程的实时直观表现，直观显示污染范围和扩散过程等。围和扩散过程等。采采OpenGL开发的三维结果的显示更逼真地开发的三维结果的显示更逼真地反映万州河段的水质情况。反映万州河段的水质情况。长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统展望展望提高模型计算速度提高模型计算速度 扩充模型库建设扩充模型库建设建立水环境管理系统建立水环境管理系统完善突发污染事故系统功能完善突发污染事故系统功能进入管理层的实践应用进入管理层的实践应用长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统谢谢！谢谢！长江三峡库区典型江段长江三峡库区典型江段( (万州段万州段) )突发性突发性水污染事件应急系统水污染事件应急系统
