【摘要】：與非跨界河流污染相比,跨界河流突發(fā)性水污染事故普遍存在特征污染物不易光解、降解,污染強(qiáng)度大、跨度長,波及范圍廣、時間久的特點(diǎn)。針對我國跨界河流污染風(fēng)險管理與控制實(shí)踐中存在的問題,在對國內(nèi)外典型流域跨界環(huán)境污染案例與環(huán)境風(fēng)險管理機(jī)制調(diào)研的基礎(chǔ)上,以典型跨界流域(跨省、國界)松花江流域?yàn)檠芯繉ο?開展了跨界河流水污染應(yīng)急決策支持系統(tǒng)研究。 將跨界河流污染劃分為常規(guī)污染與非常規(guī)突發(fā)污染,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動模型研究河流常規(guī)污染預(yù)測技術(shù),應(yīng)用MATLAB軟件建立了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)技術(shù)的常規(guī)水質(zhì)預(yù)測模型,通過對模型近期和遠(yuǎn)期預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到:近期平均預(yù)測誤差是3.82%,遠(yuǎn)期平均預(yù)測誤差是4.74%,即模型對近期的預(yù)測效果要明顯好于對遠(yuǎn)期水質(zhì)的預(yù)測效果。對于突發(fā)污染高濃度污染團(tuán)長時間、大尺度傳輸問題,基于機(jī)理模型—地表水模擬系統(tǒng)(Surface Water Modeling System,SMS)推演污染演替過程。同時基于不確定性原理構(gòu)建二維隨機(jī)水質(zhì)模型,進(jìn)一步研究數(shù)據(jù)稀缺條件下突發(fā)水污染事故污染帶尺寸和目標(biāo)斷面濃度時間線的預(yù)測與分析。利用相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)采用確定性和不確定性方法分別對模型進(jìn)行了參數(shù)率定,得到了橫向與縱向傳質(zhì)系數(shù)的概率分布和最大頻率;污染帶長度和寬度的模擬驗(yàn)證的平均誤差小于15%,表明模型可較準(zhǔn)確模擬計(jì)算河流污染帶。 針對環(huán)境監(jiān)管部門對跨界污染事件應(yīng)急處置技術(shù)預(yù)案缺乏科學(xué)有效評估方法問題,和對國內(nèi)外跨界水環(huán)境污染事件進(jìn)行分類梳理基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)構(gòu)建了基于案例與規(guī)則聯(lián)合推理的跨界環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)案庫。利用層次分析法(AHP)建立案例評價指標(biāo)體系,計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,提出包括問題描述、解決方案和結(jié)果評價框架的案例表示標(biāo)準(zhǔn)模型,比較分析了常用的數(shù)學(xué)算法,采用改進(jìn)的歐氏距離法用于案例匹配以消除指標(biāo)間數(shù)量級差異引起的計(jì)算問題,并利用決策樹方法建立規(guī)則推理機(jī)制以完善預(yù)案生成過程。最后基于盲數(shù)理論建立預(yù)案可信度評價算法,并對松花江硝基苯污染案例進(jìn)行驗(yàn)證。 基于博弈理論對跨界河流污染過程中,地方政府間競爭與合作這一不完全信息動態(tài)博弈過程進(jìn)行分析,辨識與定義決策過程中的博弈要素,構(gòu)建博弈雙方收益矩陣,遵從納什均衡概念尋求群體決策策略均衡點(diǎn),建立跨界流域污染群體決策模式�；凇扒榫�-應(yīng)對”型應(yīng)急管理理論與多智能體(Multi-Agent)技術(shù)研究了跨界風(fēng)險協(xié)同決策機(jī)理,將流域上下游眾多部門視為獨(dú)立的智能體(Agent),采用帶權(quán)分配的合同網(wǎng)協(xié)議(CNP)作為Agent間的協(xié)作機(jī)制,建立多智能體協(xié)同決策模型。將流域跨界污染問題視為復(fù)雜問題求解過程,進(jìn)行分解和重構(gòu)的過程,基于分布式并行處理的設(shè)計(jì)思想,由傳統(tǒng)的群體一致性算法處理每個子問題的結(jié)果,消解多智能體間子預(yù)案沖突問題。 集成人工智能和軟件工程技術(shù),基于WebGIS技術(shù)建立了跨界河流水污染應(yīng)急決策支持系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了相關(guān)數(shù)據(jù)庫,以2005年松花江流域硝基苯污染事件為例,反演歷史污染案例,驗(yàn)證河流長程污染模擬、快速預(yù)案生成及決策會商模塊,實(shí)現(xiàn)了環(huán)境風(fēng)險信息的通報與共享、流域水污染事故的應(yīng)急響應(yīng)處理與法律法規(guī)查詢等功能,為有效控制松花江流域跨界污染提供群體決策支持。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X522;X507
【圖文】：

環(huán)境污染事件的高發(fā)期。由于跨界流域環(huán)境污染問題的復(fù)雜性與特殊性，近年來已經(jīng)引起了社會各界高度關(guān)注。通過信息公開申請，向國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)函收集整理了近 5 年我國重大水環(huán)境污染事件共 50 起，并著重對其中2005 年 11 月松花江重大水環(huán)境污染事件和 2010 年 7 月松花江水污染事件，2009 年 1 月與 7 月山東、江蘇交界邳蒼分洪道砷濃度超標(biāo)事件等 4 起跨界流域環(huán)境污染事件進(jìn)行了詳細(xì)的收集與整理，對污染事件的成因、事件描述、技術(shù)措施、行政策略等方面進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析，從而開展跨界流域污染風(fēng)險管理機(jī)制及框架體系研究。事故原因分析如圖 1-1 所示，除去其他類（包括原因不明）污染事件，居于前三位的依次是有機(jī)污染（31.42%）、油類污染（14.50%）和無機(jī)物污染（11.18%），占污染事故總數(shù)的 57.10%。有機(jī)污染數(shù)量大，而且多為持久性有機(jī)物，影響大，危害時間長；油類污染多發(fā)生于江海之上，隨水流流動，極易發(fā)生跨界污染，并且海洋面積大難以控制去除污染；金屬及其化合物污染事件與無機(jī)污染事件所占比例相差不大，但是金屬及其化合物在水中比較穩(wěn)定，不可降解，少量即可致死，所以我們選擇著重研究有機(jī)物污染、油類污染和金屬及其化合物污染。

(環(huán)境建模系統(tǒng)有限公司)開發(fā)的表面水建模系統(tǒng)（Surface Water ModelinSystem，SMS）。其中，Visual Studio 2008 是微軟開發(fā)的企業(yè)級應(yīng)用平臺，具有強(qiáng)大的編程語言、設(shè)計(jì)器、編輯器和數(shù)據(jù)訪問功能。Oracle 10g 是大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的領(lǐng)先公司 Oracle 的產(chǎn)品，具有高速數(shù)據(jù)處理能力。ArcGIS Server 是美國 ESRI 公司比較出色的以一款 WebGIS 解決方案，在各行各業(yè)都有十分廣泛的應(yīng)用。它集成了 GIS 空間數(shù)據(jù)的相關(guān)和分析能力和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全球互聯(lián)和資源共享的特點(diǎn)。2.2 研究方法2.2.1 河流污染動態(tài)模擬研究方法2.2.1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的確定性河流污染動態(tài)模擬ANN 建模軟件通過 MATLAB 自帶的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱 (Neural NetworToolbox)實(shí)現(xiàn)，其提供了從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立、學(xué)習(xí)到模擬等各方面的函數(shù)，同時也提供了不同類型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與不同的學(xué)習(xí)算法，如圖 2-1 所示：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李如忠;洪天求;錢家忠;;基于盲數(shù)的區(qū)域水資源可持續(xù)利用評價研究[J];中北大學(xué)學(xué)報;2006年05期

2 羅宏;呂連宏;;EDSS及其在EIA中的應(yīng)用[J];環(huán)境科學(xué)研究;2006年03期

3 郭勁松,王紅,龍騰銳;水環(huán)境質(zhì)量的隸屬度BP網(wǎng)絡(luò)決策模型[J];中國給水排水;2000年03期

4 羅朝春,涂光瑜,羅毅,盛戈f

本文編號：2726373