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近年来,太湖水污染与富营养化口趋严重,尤其是2007年太湖梅梁湾蓝藻爆发事件严重影响了太湖地区社会经济可持续发展。因此,加强太湖监测和应急处理,用科学的方法加强对太湖饮用水源地的保护工作刻不容缓。
10多年来,在太湖水体污染监测与模型模拟等方面,已取得了很多成果。但在模型模拟方面,已有的模拟模型相对孤立,缺乏与GIS的有效集成,难以实现高效建模与模拟;而在基于GIS的相关系统开发和应用研究中,更着重于传统的GIS数据管理与分析,缺乏对水体污染机理过程的三维模拟与表达。因此将GIS同水体污染扩散模型集成,实现污染物运移的三维动态仿真模拟,可以充分发挥GIS在空间数据操作方面的优势,拓展GIS应用领域,并提高机理模型的重用率,更好的为辅助决策支持服务。
本文即结合GIS技术,建立了反映风场作用下的太湖水流运动规律及污染物扩散输移规律的湖流模型。根据太湖湖流模型模拟的结果和中间数据,实现了太湖流域风场监测数据、湖体流场数据以及TP、TN浓度场变化的三维可视化表达。针对太湖湖流模型所模拟的多源数据,从多源数据融合的角度,结合矢量场、标量场及水下地形DEM,统一构建三维空间数据场,实现多源数据在混合场景中的一体化绘制,再现水体污染扩散的动态过程。最后,设计太湖水体污染扩散模型三维可视化原型系统,将污染扩散运移模型与GIS平台进行有机集成,结合实时/准实时交互技术与三维可视化技术,对污染物运移进行了动态仿真模拟,实现了太湖水体水流与水质的反演与预测,为太湖水体富营养化与水质污染的综合治理提供决策支持。