基于GIS 的流域水质模拟及可视化应用研究

为探讨基于地理信息系统(GIS)的流域水质模拟方法,以宁波市皎口水库流域为例,应用Arc GIS的水文分析模块和空间分辨率为5 m的数字高程模型(DEM)生成研究区流域水系及各级汇水边界,并将流域水系划分为168个水质模拟单元。根据调查统计及实验方法获得流域污染负荷、径流量、河道水力参数、水质参数和边界浓度,并建立相应的地理信息数据库及水文水环境属性数据库。通过集成水质模型(WASP)与GIS的空间分析功能,对流域水质时空变化特征进行模拟,并利用Arc GIS实现水质模拟结果的可视化表达和统计分析。结果显示:6个监测点的高锰酸盐指数、氨氮、总氮及总磷的模拟浓度与实测值的平均相对偏差分别为10.4%、18.7%、17.4%和19.9%,水库闸前监测点高锰酸盐指数逐日模拟值与实测值的平均相对偏差为7.5%,氨氮为13.3%,总氮为8.6%,总磷为18.6%,模拟浓度与实际监测值的总体趋势相符。研究表明,基于GIS的水质模拟方法能够应用于流域尺度水质时空分布规律的研究,利用GIS对模拟结果进行空间表达及统计分析为皎口水库流域水环境保护与污染控制决策提供了科学依据。     

泥石流模拟：IV-显示

本文首先指出了泥石流过程模拟可视化的意义和基于GIS进行可视化的重要价值。而基于GIS进行泥石流过程可视化的基础是泥石流模型系统与GIS系统的有效集成。针对基于流团模型的泥石流过程模拟系统(DEBRIs)和栅格式GIS-ERDAS系统，本文详细研究了两个系统之何的集成问题，解决了两者集成中的关键问题，设计了系统集成的有关算法。在此基础上．设计了泥石流过程二维与三维动态可视化的GIS系统实现机制。     

流域/区域水资源配置模拟模型研究

针对当前水资源配置模型实用性不强等问题,通过构建基于水量水质的联合配置的水资源模拟系统,进行流域/区域水资源合理配置模拟模型研究,并且对模拟模型进行实例验证,模拟结果与实际情况大体相符,可为提高水资源配置方案的合理性和实用性提供参考。     

GIS技术在水文水资源领域的应用现状与展望

水文水资源领域引入GIS地理信息系统,为水文水资源管理、查询、分析和模拟提供了一条加快捷有效的途径。GIS地理信息系统在水文水资源领域的应用主要有五个方面:地表水资源及地下水资源的空间分布和调配;流域面雨量计算;地下水资源勘查;水文模拟及水情预报。GIS地理信息系统在水文水资源领域应用的主要发展趋势包括四个方面:加强应用标准和规范的研究和制定;建立具有水文水资源特色的地理空间数据库;GIS融合水文水资源专业模型;GIS软件向多维发展。     

太子河流域环境流量保障管理系统平台构建及示范应用

本文依托辽宁省水资源管理系统,集成以环境流量计算与评估预警模型为核心,基于数据库技术、GIS技术和三维可视化技术的太子河流域环境流量管理系统,形成具有流域水环境系统仿真情景展示、模型驱动、信息查询、成果科学可视化与动态演示、流域环境流量保障决策支持等功能的流域水资源管理业务化平台。该平台可为管理部门提供决策依据。     

基于GIS的地下水流数值模拟

地下水流数值模拟模型能够模拟地下水动态特征，地理信息系统（GIS）具有强大的空间数据处理与分析功能，建立地下水流数值模拟模型与GIS的集成系统，将有助于对地下水流模拟模型的推广应用和决策分析。充分利用GIS的空间分析功能及其可视化表达能力，研究了地下水流数值模拟过程中的模型建立、计算区域的确定和网格生成、计算参数赋值、模型的识别和验证、模型模拟预测的可视化表达方法。     

基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究——以黄河中游两个典型小流域为例

该文以黄土丘陵沟壑区典型小流域—岔巴沟流域为研究对象,首先采用地理信息系统(GIS)对坡度和土地利用方式等侵蚀产沙环境因子提取分析,提出基于网格的超渗产流模型和基于运动波理论的栅格型坡面汇流模型,然后采用Preissmann四点隐式差分进行方程的离散求解。另外根据研究区地形及地貌特点将其分为梁峁坡、沟谷坡和沟槽三种垂直分带侵蚀单元,采用力学分析建立其侵蚀产沙公式和分布式坡面流运动波模型进行耦合求解。本模型在岔巴沟流域1970~2001年17场水沙过程的模拟和验证结果表明:产汇流、产沙计算平均确定性系数分别为0.69、0.58。杏子河流域验证结果也表明该模型对黄丘区水土流失时空过程的模拟计算具有一定精度,模型预测成果可为黄土高原水保规划和生态建设等提供更为精细和科学的决策依据。     

太湖流域典型区域水生态环境系统模拟平台研究

针对流域水环境管理数字化和业务化的需求,基于地理信息系统、数字可视化和计算机仿真技术,在.Net框架下采用C#语言,开发出太湖流域典型区域数字水环境系统平台.该平台以水生态环境模拟模型为核心,面向数据和用户、界面友好、方便操作,解决了模型输人复杂易错、数据管理困难、模拟结果可视性低的问题,将水生态环境模型和GIS功能无缝连接.实现了对流域环境过程的长期连续模拟预测和仿真演示.可为流域水环境管理和水污染防治提供技术支撑.     

水电工程可视化施工进度设计及管理系统研究

随着工程数字化和可视化设计技术的逐步成熟,中南院开展了水电工程可视化施工进度设计及管理系统的研究,该系统将进度设计软件和工程三维设计软件相结合,以工程信息模型BIM为基础,基于数据库、GIS和网络,精确直观模拟工程施工,实现水电工程设计和施工阶段全过程施工进度三维动态演示功能和管理功能,为工程进度设计和方案决策提供形象直观的可视化分析工具,并输出相关成果。     

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型可视化构件设计

黄河下游数学模型可视化需要大量的区域空间信息,GIS的发展为黄河下游数学模型可视化提供了强大的技术支撑。从实现黄河下游数学模型与GIS耦合集成及其系统可视化的目的出发,介绍了系统的总体设计、主要功能,包括人机交互界面、为数学模型提供空间数据以及实现数学模型仿真模拟等。在VB6．0、GIS数据库等专业技术软件的支持下开发了基于GIS的黄河下游数学模型可视化系统,实现了水文、泥沙、河道等模型数据的输入输出、可视化网格生成以及洪水演进、河床演变的仿真模拟等。系统不仅为二维数学模型提供了可视化平台,而且为分析、认识河床演变和泥沙运动规律提供了帮助。     

基于SWAT模型的流域水环境管理及预报系统

基于SWAT模型的流域水环境管理及预报系统是一个以地理信息系统(GIS)和数据库管理系统为开发平台,通过与SWAT分布式水文模型的集成,面向管理和决策层的可视化动态信息系统。本系统利用SWAT分布式水文模型对水资源水环境进行综合评价和预报,并结合GIS技术实现了流域管理的可视化和辅助决策功能,实现流域水环境的信息管理与查询,来为管理部门提供有效、直观的决策信息。     

GIS与三维仿真技术在堤防工程管理中的应用

堤防工程信息是堤防管理、江河防洪减灾指挥和应急管理决策支持系统的组成部分。结合河道堤防信息的特点及工程管理的要求,引入ArcGIS地理信息系统平台和Oracle数据库,利用地理信息系统、三维仿真、数据库等现代技术,建立基于GIS的三维可视化辅助评价决策支持平台,为堤防管理部门的高效管理、研究和规划服务。     

水利工程BIM+GIS与施工进度动态计划关联方法及实现

在水利工程的建设管理中,施工进度会不可避免地受到外界因素的影响,导致工程施工不能按照原有计划进行。针对于此提出了基于BIM+GIS的施工进度动态计划关联方法,以互联网技术为基础,结合数据库技术和可视化技术,实现工程量统计与施工进度的动态模拟,通过Cesium 3D GIS平台建立了基于BIM+GIS的水利工程施工进度管理系统。此系统将GIS大场景与BIM深度结合,为水利工程项目参建方提供施工三维动态可视化环境,精细化控制水利工程的工程量统计与进度计划管理。目前该系统已经在某水闸工程中投入使用,应用效果良好。     

安澜模拟系统的构建与应用

我国水动力软件的系统性、集成性、通用性、界面以及开发工具、平台、数据库等方面与国外存在较大差距,严重制约了研究成果向应用转化和推广.鉴于此,构建了安澜模拟系统,该系统是一个跨尺度复合维度水沙生境模拟系统,集成了数据库、前处理、求解器和后处理等四大模块,实现了基于GIS平台的数据库管理、项目管理、网格/断面剖分和虚拟现实...     

基于GIS的大型人工输水渠道供水调度管理系统

大型长距离人工输水渠道供水调度是一个非常复杂的问题。提出基于地理信息系统技术．采用线性参考系统和动态分段技术建立大型人工输水渠道空间数据库．同时与工程水量分配模型、输水调度模型、工程报警模型相结合,在GIS可视化环境中建立供水调度管理系统．实现工程供水调度管理,并以南水北调中线工程京石段临时供水调度为例进行了应用。     

GIS技术在水文地质领域的应用进展

地理信息系统(GIS)是水文地质研究的一个重要工具,地理信息系统在水文地质领域的应用是水文地质研究的热点之一。在总结近年来国内外大量相关研究成果的基础上,从基于GIS的地下水资源评价、地下水资源管理、地面沉降、地下水水质评价及污染物分析、水文地质调查、地下水保护,以及GIS与数值模拟技术的结合等方面介绍了地理信息系统在水文地质领域的最新应用,提出了GIS在水文地质领域应用存在的问题,并对今后GIS在水文地质领域的应用进行了展望。指出,今后应加强GIS与地下水模型及分布式水文模型的集成、基于GIS的地下水系统仿真三维或四维可视化、网络GIS技术的应用,以及流域水资源综合管理评价系统的建立等方面的研究。     

基于GIS的潮流数值模拟可视化研究及应用

介绍了基于GIS的潮流数值模拟可视化系统的设计方案。系统采用OLE技术集成开发,实现了潮流模拟过程中的地理信息的管理,并将相应信息在GIS系统的支持下完成了数据的自动采集和信息的可视化,自动生成了贴合计算域边界的正交曲线网格,采用动边界的平面二维潮流数学模型对台州湾潮流进行了模拟计算,实现了GIS平台下的可视化研究。     

GIS在大坝有限元分析成果可视化查询中的应用

结构有限元分析的成果主要表现为大量的数据信息,采用可视化后处理技术可以使研究人员能够直观、迅速地分析计算成果.GIS地理信息系统是一种能将图形和数据库系统有机结合,具有强大的数据显示、可视化查询和统计分析功能的软件.以GIS系统软件(MapInfo)为平台,采用MapX控件,利用Visual Basic编程进行二次开发,对大坝有限元计算成果进行可视化处理,实现有限元计算信息可视化查询功能.     

妫水河流域水文模拟及参数不确定性分析

以北京市延庆区妫水河为例,使用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对妫水河流域进行月尺度水文模拟,使用SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting)算法分析参数的敏感性,依据SWAT-CUP自动率定得到P因子和R因子分析模型的不确定性,从而完成本流域分布式水文模型的构建。率定结果显示,率定期确定系数R 2为0.65,效率系数NSE为0.61;验证期确定系数R 2为0.89,效率系数NSE为0.88;不确定性分析结果中P-factor均大于0.5,R-factor均小于0.3。通过以上分析可得该模型对妫水河流域的水文模拟有良好的效果。     

水环境实时调控决策支持系统的开发与应用

以建立水环境实时调控决策支持系统为目标,集成综合数据监测体系、数据库、流域入河污染物负荷模型、河流水环境模型、水环境承载能力与污染负荷动态调控模型、GIS平台等众多模块,提出了系统组成的总体框架,分析了多种数学模型间的集成链接方法、GIS显示体系与数学模型间的交互方法、水环境状态实时模拟与基于调控措施的方案模拟等系统集成的关键环节,提出了水环境实时调控与数字化管理功能在复杂大系统中的实现思路与方法,为复杂水环境调控系统的开发与集成提供了简单实用的集成模式。系统在北运河水系水环境管理中的应用结果表明:该系统方法实现了北运河的实时调控模拟,提高了区域水环境管理的智能化水平。研究成果对水环境实时调控与决策系统的建立及精细化管理具有重要的参考价值。