流域水环境生态系统模拟评价与治理

产品详情

内容简介

《流域水环境生态系统模拟评价与治理》主要采用多学科交叉研究的方法，通过理论探索研究、室内外试验和典型小流域应用分析相结合的途径，系统探讨了流域水环境模拟预测及治理问题。《流域水环境生态系统模拟评价与治理》主要包括五个方面内容：一是探讨了基于有限监测数据及变异性的定量化信息优化监测方法，针对分布式模型的参数确定及尺度转换问题，研究确立了模型输入信息插值及参数外延方法；二是研究分析面源污染的迁移转化机理，建立了相应的定量化计算模式；三是基于流域水环境污染影响因素的不确定性及随机变异性，选择典型小流域，进行了农业非点源污染随机模拟研究；四是紧密联系流域的陆域和湖泊水体，对流域非点源污染负荷进行反演模拟应用，量化了域污染风险；五是针对流域特性及小流域河湖水污染特征，构建了流域河网水系水生态改善及效应评价的技术与理论方法，提出了相应的水生态污染治理措施及流域综合治理模式。　　《流域水环境生态系统模拟评价与治理》可供水文学与水资源、环境水利、农业工程、土壤学、环境工程、水利工程等学科的科研人员、大学教师和相关专业的研究生和本科生，以及从事水资源管理领域的技术人员参考和使用。

第1章绪论
1.1 概述
1.1.1 流域水环境问题
1.1.2 农业非点源污染
1.2 非点源污染的不确定性
1.3 非点源污染研究中的几个关键问题
1.4 流域水环境模拟研究发展趋势

第2章非点源污染信息监测与模拟研究
2.1 水污染模拟方法
2.2 非点源污染模型研究概述
2.3 分布式非点源模型模拟尺度
2.4 非点源污染信息的监测采样方法研究
2.5 非点源污染模型不确定性和参数识别研究

第3章基于参数外延的非点源污染监测及分析模式
3.1 非点源污染的定量化随机监测
3.2 基于参数外延的非点源污染模拟分析模式
3.3 农业非点源污染样本信息监测系统设计
3.4 非点源污染信息监测及定量模拟尺度
3.5 基于Kriging原理的信息变异性分析方法

第4章非点源污染信息变异性统计及插值
4.1 典型流域产污影响因素特征统计
4.2 流域非点源污染本底值监测及统计分析
4.2.1 样本信息监测
4.2.2 样本信息统计特征
4.3 基于Kriging的空间变异模型建立及有效估值
4.4 小流域典型降雨一径流一产污实验
4.5 原状土柱产污特性实验监测
4.5.1 人工降雨模拟实验
4.5.2 土壤中硝态氮存储结构实验分析
4.6 实验流域不同尺度的氮磷变异性统计
4.7 变异因子提取及空间数据外延插值
4.7.1 变异因子选取和数据预处理
4.7.2 空间数据外延插值建模

第5章农业非点源空间信息优化采样方法
5.1 优化样本数确定方法
5.2 优化采样结构设计
5.3 确定采样间距
5.4 野外实验非均匀采样模型的建立
5.5 优化采样方法的应用及对比分析

第6章分布式水文模型建立
6.1 流域水文模拟
6.2 分布式水文模型构建
6.2.1 流域水文模型概述
6.2.2 产汇流模型
6.2.3 产流计算方法
6.2.4 汇流演算
6.3 实验流域模型参数确定
6.3.1 土壤下渗参数
6.3.2 产汇流模型参数
6.3.3 水土流失特性参数

第7章非点源污染产生机理及氮磷定量化模拟
7.1 非点源污染产生机理
7.1.1 降雨径流过程污染
7.1.2 土壤侵蚀过程污染
7.1.3 地表溶质溶出过程
7.1.4 土壤溶质人渗过程
7.2 氮磷素污染负荷模型
7.3 实验流域氮磷污染定量化模拟验证
7.3.1 径流过程模拟
7.3.2 氮磷素流失规律模拟
7.3.3 氮磷素模拟误差分析

第8章典型流域农业非点源污染的随机模拟及风险分析
8.1 分布式模型参数敏感性
8.1.1 敏感性分析方法及参数确定
8.1.2 非点源污染模拟敏感性参数计算
8.2 农田土壤氮磷随机场的确立
8.2.1 基于贝叶斯理论的条件模拟
8.2.2 流域氮磷污染条件模拟
8.3 基于信息外延的农业非点源污染随机模拟
8.4 基于Kriging的非点源污染风险评估方法
8.5 典型流域农业非点源污染风险影响分析
8.6 研究展望

第9章流域非点源污染负荷反演模拟
9.1 引言
9.2 流域水环境污染反演计算理论与方法
9.2.1 反演模拟方法
9.2.2 建立水环境数学模型
9.3 典型流域非点源污染反演模拟分析
9.3.1 研究区概况
9.3.2 面源污染负荷反演计算
9.3.3 结果分析
9.4 基于SWAT模型的流域非点源污染反演模拟应用
9.4.1 分布式非点源模型应用
9.4.2 SWAT模型结构描述
9.4.3 理论与方法
9.4.4 应用实例研究

第10章流域水环境生态系统综合治理模式
10.1 流域水环境生态系统治理理念
10.2 流域水环境系统污染评价
10.3 流域水环境综合治理模式
10.3.1 流域生态治理理论基础及原则
10.3.2.小流域河湖环境治理模式

第11章平原河网流域水环境情景模拟及污

摘要与插图

第2章　非点源污染信息监测与模拟研究
　　2.1　水污染模拟方法
　　环境污染问题往往涉及气象、水文、化学、生物等多种主要因素，与不同污染物的形态、扩散速率等参数有关。水环境数学模型常常是抽象环境系统中的各影响因子，建立因素（变量）间的作用关系或规律的数学关系式，并将相应的外界影响条件、控制边界及内部转化关系统一起来，从而达到描述环境的目的。在水环境问题研究中，水质模型是研究水环境、水质分析与预测的主要技术手段。水质模型的发展与监测手段和计算工具的发展有着密切的联系，计算机技术的发展也促进了水环境模拟在信息获取、数值求解、相关随机因素处理方面的发展。
　　从不同的角度，水质模型可以有不同的分类。从所要解决的问题看，大致可以分为下面几类：地下水资源评估及预测；地表水资源的分布、变化规律；水质评估；地下、地表水水质分析及预测等等。就模型的结构而言，可分为基于内在相互作用变化机理的确定性数学模型；以统计分析方法为主的随机模型；按模型空间属性可分为零维、一维、二维、三维模型；从水环境模拟的对象来划分，水环境模拟又分为对点源污染的模拟和非点源污染的模拟。不同的水质模型所依据的作用关系、原理以及数学方法有很大的差异，其解决问题的能力和目标也多有不同。由于水环境是一个多因素、多变量、多条件的复杂系统，研究区域扩大化及空间变异性大，使相应水质模型的表述和求解困难，所以其模型的建立只考虑主要影响因素，并采用数值解法。对于影响因素复杂，控制变量、系统参数、随机干扰及不确定性因子较多或变化过程难以解析化表达的问题，统计方法或散点数据的各种处理技术就表现出其较强的优势。统计方法的关键是如何通过仅有的数据做出有效的分析，统计方法更多地适于大尺度的、宏观的、大时间跨度上的一种粗糙的规律性预测或描述，当然，数据样本的丰富程度往往极大地影响着统计结果的可靠性，因此在一定程度上影响了水环境数学模拟应用的范围。