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《华中科技大学》 2011年
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基于系统动力学的城市面源污染预测研究

蒯鹏  
【摘要】:当前我国,随着点源污染治理日趋完善,暴雨径流产生的面源污染成为水环境治理的热点。面源较之点源污染不仅污水收集难度大且既受降雨过程、下垫面性质等自然因素影响,又受人的社会、经济活动等社会因素影响,因而具有随机性、广泛性、滞后性等特点,难以预测和控制。 常见的研究方法是建立各种模型对径流发生过程进行模拟,如BASINS、SWAT、STORM等,这些模型在预测时往往需要大量实测数据支撑,并不适用于我国的许多中小城市。 本文提出“相对面源污染强度”的概念,即以模拟时段起点的面源污染强度为基值,其它时点的污染强度表示成基值的倍数,从而模拟出整个时段内面源污染变化发展的趋势。模拟方法为系统动力学(System Dynamics,简称SD),该方法采用发展、运动的观点分析构成系统诸要素之间的联系,结合专门仿真软件Vensim,可以较好的模拟面源污染这样一个变量多且关系复杂的大系统,且需要的实测资料相对较少。 以武汉市某区新城组团建设为案例,本文建立了包括人口、社会投资和面源污染三个子系统的SD模型,模拟了包括3个水平变量、6个速率变量、26个辅助变量和11个常量间共60组相互关系,并设置了四种情景进行仿真;得出的主要结论包括:整个模拟时段(2010年~2050年),如果污染控制一直维持现状,则面源污染将呈现持续增长趋势,最后达到现状的10.6倍;如果污染控制水平能较快增长到70%,则面源污染将呈现先增后降趋势,且污染程度大大降低,2036年达到峰值时,污染水平为现状的3倍,最终的污染水平甚至优于现状,仅为0.9倍。对各种模拟情景进行比较后,本文认为要使案例区域维持较好的地表水环境质量,未来40年内面源污染控制水平至少应达到50%。 本文建立的SD模型,不仅考虑了传统模型所关注的“径流过程”,还特别的纳入了人的社会、经济活动这一污染物的根本“产生源”,这在目前的面源污染模拟研究中还很少见。其模拟结果反映了不同污染控制水平下的面源污染变化趋势,可以给决策者制定和实施水环境保护规划及相关规划提供一定的借鉴。该模型的研究,是分析人的社会、经济活动导致面源污染影响的一个有益尝试
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X501

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