基于GIS的地下水水质评价与预测系统研究

共享文档

2007年第1期水文地质工程地质 ! 123 !

基于GIS的地下水水质评价与预测系统研究

向速林,吴彩斌,鄢贵权

(1.华东交通大学土建学院,南昌 330013;2.贵州科学院,贵阳 550001)

摘要:本文以贵州省遵义市地下水水质评价与预测为研究对象,介绍了基于GIS系统的总体设计以及本系统所实现的功能。并以污染指数评价模型为例,详细阐述了地下水水质评价与预测系统所实现的评价和预测功能,以实现地下水的合理保护与科学管理。

关键词:地理信息系统;地下水;系统设计;功能实现

中图分类号:P641 8 文献标识码:B 文章编号:1000 3665(2007)01 0123 03

1

1

2

1 研究区概况

研究区地下水主要接受大气降水补给,其次来自北部山区的地表小溪及坡面流流至盆地边缘后,部分再次潜入地下补给地下水,形成地下水的 二次补给 。而在天然条件下,主干河流喇叭河水位低于地下水位,河流未构成补给源。地下水接受补给后,在重力作用下,沿构造及层间裂隙向盆地内运移,总体流向从西南向东北,并在遵义市海龙坝一带富集。北部山区基岩裂隙水在径流途中,除少部分因地形切割而出露地表,形成山区溪流基流外,大部分则在含水层中径流,经与盆地结合的坡麓地带呈潜流进入盆地中含水层。

行分析。因此可以借助GIS这一先进工具对地下水进行科学管理与准确评价。

遵义市地下水水质评价与预测的GIS系统是以遵义市为研究依据,将GIS技术与地下水水质评价与预测的专业模型相结合,对研究区地下水水质状况进行准确的评价及预测,找出一条适合应用GIS技术进行地下水水质评价的技术路线和方法体系,使抽象的地下水水质评价预测工作变得生动、直观和全面,即建立生动、直观、可视化的系统。

系统是把GIS与各种地下水水质评价、预测的专业模型相结合,以GIS建立的空间属性数据库为核心,为专业模块提供数据。首先利用GIS的数据采集功能,建立相应的空间数据库;而后进行应用方法的选择和专业模型的设计,并确定模型参数,存贮于GIS属性数据库中,形成专业模型的输入数据。最终实现专业模型与GIS的集成,完成本系统的设计与实现,并应用该系统进行地下水水质的评价和预测。2 2 系统的总体设计

遵义市地下水水质评价与预测的GIS系统是将GIS技术和面向对象的方法用于地下水水质评价及预测的研究中,利用人类在现实生活中常用的思维方式来认识、理解和描述问题,使地图上的区域对象和数据库对象成为既包括属性,也包括作用于属性操作的运行实体;将评价结果加于地理信息之上,使评价结果可视化、地图化,评价图更加生动、直观,便于理解和决策。

系统的原始数据库和计算结果库利用Access开发,建立统一的数据存贮格式,其中原始数据库是基于Windows2000平台的MicrosoftAccess数据库,包括研究区1997年至2000年的枯雨季节地下水质监测数据;2 系统的总体设计

2 1 系统分析

科学有效的对地下水资源管理和评价应对有关地下水的各类空间信息进行科学地搜集、加工、管理、分析,对管理对象(图形、图像、数据表格)的实体位置、属性、现状及评价的结果进行空间展示、空间分析和空间统计。而空间查询与分析统计是GIS的核心,是GIS最重要的和最有魅力的功能。GIS可以管理现场的具体地形数据、水力学数据、水文和地质数据、土地利用状况和其它一些环境数据以及这些数据之间的联系,并且可以通过专门的应用程序对地下水资源的情况进

收稿日期:2006 04 24;修订日期:2006 05 16

基金项目:华东交通大学科研基金资助项目(01305105)作者简介:向速林(1978 ),男,讲师,硕士,研究方向为水资源

与水环境。

E mail:slxiang2001@http://www.77cn.com.cn

共享文档

! 124 !

[1]

水文地质工程地质2007年第1期

具VisualBasic开发,利用OLEAnimation和DDE建立与评价GIS的接口;评价GIS利用VisualBasic,Mapinfo和Mapbasic混合编程协调开发,设计出符合用

[2]

户需要的评价地理信息系统的界面;评价GIS系统在使用时,后台运行Mapinfo,前台运行用户界面,利用DDE技术建立地理信息系统基础软件和此系统的联系。预测时则利用Matlab进行动态数据交换,将各个计算公式的参数传递到Matlab,经过计算后,将计算结果和根据结果绘出的三维模式预测图回传,在VisualBasic的主界面前台运行的同时,后台运行Matlab。

地下水水质评价预测GIS系统存在许多动态数据交换,本系统利用DDE及数据的导入、导出技术,使不同格式的数据文件动态连接。由于地下水水质评价结果的模拟为数据文本,而Mapinfo地图表现为对象,就需要在数据文本与地图对象之间建立一种关联,使计算数据图形化,系统使用Mapinfo提供的*.mif、*.mid格式文件可在Mapinfo工具软件的 转入 菜单项中自动生成Mapinfo图形对象这一特性,将模拟结果先转化成*.mif、*.mid格式,利用Mapinfo工具软件自动转化为地图对象;而外部数据库与Mapinfo表则通过远程ODBC交换数据。

[3]

图1 系统流程图Fig.1 thesystemflowchart

(2)评价预测因子的选取

根据具体分析评价中筛选优化评价因子的需求以及研究区的实际情况,在国家地下水环境标准中选取相应的评价预测因子。本次评价选择的因子为:硫酸盐、亚硝酸盐、氟化物、Cu、Zn、As、Hg、Cd、Mn、氰、全硬度及细菌指标等。

3 系统的功能实现

地下水水质评价以国家制定的地下水环境标准

(GB T14848-93)作依据,将环境素质的优劣转化为定量的可比数据,最后将这些定量的结果划分等级,以表明地下水水质受污染程度。利用Mapinfo系统将遵义市按照环境质量的不同分为若干不同功能区,作出地下水水质综合评价图。地下水水质预测则考虑在不同的污染源类型时,对地下水污染的模式进行预测计算。利用Matlab与VisualBasic建立接口,进行数据的动态交换,运算数据、计算结果和模式预测图可回传,利用图形更直观的显示评价结果。系统的总体流程如图1所示。

从系统总体结构来看,本系统实现了如下功能: 评价预测因子的选择;#评价预测指标体系的建立; 评价预测模型的分析与预测;%评价预测结果的显示。现以污染指数评价模型为例。其地下水水质评价GIS系统用户界面如图2所示,污染指数评价模型的实现采用向导方式,具体步骤如下:

(1)地下水环境现状调查

对研究区地下水环境质量进行现场调查,并收集

[4]

图2 系统用户界面图

Fig.2 Thechartofgroundwaterqualityevaluation

(3)评价标准的选择

本文选择国家地下水环境质量标准(GB T14848-93),该标准根据我国地下水水质现状、人体健康基

共享文档

2007年第1期水文地质工程地质 ! 125 !

准值及地下水质量保护目标,并参照生活饮用水、工业、农业用水水质要求,将地下水质量划分为五类。

(4)评价模型 单项污染指数法

此方法是以某一评价指标为评价目的,评价的基本公式有多种,本研究选择比较常用的内梅罗(N.L.Nemerow)计算式,其公式为:

Pi=Ci Li

式中:Pi&&&评价指标i的污染指数;

Ci&&&评价指标i的浓度代表值,即实测值,mg L;Li&&&相应评价指标i的环境质量标准浓度值,mg L。

根据上述公式,计算地下水的单因子污染指数,据此判定各监测点的地下水污染等级。

当Pi<1时,地下水污染等级为清洁级;当1 Pi& …… 此处隐藏：3008字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……