流域水環境安全預警預測方法研究

李偉偉

（黃河勘測規劃設計有限公司河南鄭州450003）

流域水環境安全預警預測方法研究

李偉偉

（黃河勘測規劃設計有限公司河南鄭州450003）

本文分析了流域水環境安全預警的必要性及目前方法存在的不足，介紹了一種新型流域水環境安全預警方法，能夠適應不同的場景、環境和要求，全面綜合的生成水環境安全預警，提高水環境安全預警的穩定性和準確性，可以為水環境管理提供重要理論指導，應用前景良好。

流域水環境；安全預測；風險預警；方法

1 背景

近年來，隨著各種水污染突發事故的頻發，國家開始對水環境安全越來越重視，在重要河道、湖泊等流域上建立綜合的環境監測站，對流域水質安全進行實時監測，但伴隨而來的是監測數據越來越復雜，海量監測數據存在冗余、互補，甚至相互矛盾或競爭，如何有效處理這些監測數據，對于準確評估水環境質量顯得尤為重要[1-2]，因此如何全面、及時、準確地發掘、掌握和處理海量環境監測信息已成為水環境安全預警預測能力提升迫切解決的技術難題。

2 發明內容

2.1 研究目的

流域水環境安全預警的目的主要是通過對流域水環境預警的研究，實時預報水環境變化情況，使決策部門根據系統的決策支持，決定水環境發展方向，以避免出現嚴重水質污染，確保用水安全和環境衛生，防止或減輕未來可能的污染源對社會和生物圈產生的影響，從而達到社會效益、環境效益、經濟效益的統一[3]。面對流域水環境的形態種類復雜性以及監測數據多源異構性、模糊性、不精確性、多尺度與多時相性、不確定性等特征[4]，傳統水環境監測信息融合處理方法已不能滿足實際的需求。目前，國內外流域水環境預警存在的主要問題是狀態表征要素欠系統、全面以及預測與綜合評價方法有待進一步探討。本文介紹一種流域水環境安全預警方法及系統，能夠綜合多個模型進行水環境安全預警。

2.2 研究方法

如圖1所示流域水環境安全預警方法包括：

圖1 流域水環境安全預警方法流程圖

2.2.1 根據模型特點要素對模型進行調研、分析和選取，所述模型包括社會經濟與資源利用模型、土地利用預測模型、流域面源污染負荷模擬模型和流域水環境水動力水質模擬模型；其中，社會經濟與資源利用模型，用于從時間序列上識別流域人類活動對水環境安全的風險脅迫，模擬和預測出不同發展和規劃情景下的人口、產業關鍵指標變化狀況；土地利用預測模型，用于從空間格局上識別流域人類活動對水環境安全的風險脅迫，診斷土地利用格局歷史變化特征，模擬預測未來變化趨勢；?流域面源污染負荷模擬模型，用于從數量和結構上識別流域人類活動對水環境安全的直接壓力，模擬和預測不同警源影響下的主要污染物排放量的變化狀況；流域水環境水動力水質模擬模型，用于模擬和預測不同警兆條件下的水環境質量響應狀況。

這些模型特點要素包括模型適用范圍、模擬優勢、復雜程度、數據要求、應用成熟度與廣泛度中的至少一種。

2.2.2 對選取的模型進行集成；根據集成模型框架、單個模型功能、模型之間的數據信息對接和耦合關注要素進行選取模型的集成。優選的，所述對選取的模型進行集成，包括：社會經濟與資源利用模型根據不同情境對模型中所有變量進行初始化，輸出流域內所有社會經濟關鍵指標和主要污染物點源負荷的年度預測值；土地利用預測模型轉換規則通過用戶指定的土地轉換適宜性圖集演化，基于模型模擬得出不同情景各年份的土地利用情況，預測年份結果可以直接作為流域面源污染負荷模擬模型面源負荷預測的重要輸入文件；流域面源污染負荷模擬模型模擬的非點源污染物通量結果在子流域匯流點逐日輸出。

流域水環境水動力水質模擬模型將社會經濟與資源利用模型輸出的流域內所有社會經濟關鍵指標和主要污染物點源負荷的年度預測值與流域面源污染負荷模擬模型在預測年份的面源負荷預測結果轉化為流域水環境水動力水質模擬模型所需的流量和點源輸入條件，綜合上下游的流量和水質監測數據、已有的水下地形數據和區域內斷面的水文水質數據，進一步模擬得出流域內主要斷面的水動力水質變化趨勢。

2.2.3 利用研究區環境數據，運用集成的模型對水環境進行模擬和預測，并針對不同情景條件對未來各關鍵要素變化進行預測，得到預測結果。

2.2.4 根據預測結果形成預警判斷，提供警示信息，包括當前預警信息和變化趨勢預警信息；若當前的狀態超過預先設定的當前預警閾值時，發出當前警示信息；若當前的狀態沒有超過預先設定的當前預警閾值，但在預先設定的時間范圍內變化幅度和惡化趨勢超過預先設定的變化趨勢閾值時，發出變化趨勢警示信息。

3 結語

通過設置社會經濟與資源利用模型、土地利用預測模型、流域面源污染負荷模擬模型和流域水環境水動力水質模擬模型，并對模型進行選取和集成，能夠適應不同的場景、環境和要求，全面綜合的生成水環境安全預警，提高水環境安全預警的穩定性和準確性。

[1]齊珊珊.當前我國水環境監測存在的問題探討[J].科技風,2012 (06)：197.

[2]康紅.我國水環境監測的現狀與對策分析[J].科技創新導報, 2012(32)：121.

[3]王春燕,黃德彬.水環境監測的方法分析[J].環境科學.2006(11)：477-479.

[4]曉梅.地表水監測項目及分析方法[J].環境科學,2007(8)：129-130.

李偉偉（1981—），女，漢族，河南鄭州人，本科，工程師，主要從事環境設計、規劃研究工作。