浅析湖泊水环境预测的有效方法.pdf

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1、垫!堡生簋!塑i簋筮!≥呈期l婆酉建挝一一———————————堕墅浅析湖泊水环境预测的有效方法■孙娟■南京大学金陵学院城市与资源学院，江苏南京210089摘要：湖泊水资源作为自然生态中十分重要的组成部分。对人类的影响也是十分重大的。湖泊水资源是人类赖以生存的条件，作为与河流和海洋不同的、不能自由流动的水资源，湖泊水不仅具有强大的水体自净功能，并且为农业等提供了充足的水源。因此，做好湖泊水的环境预测工作，对人们生活和农韭用水的储量和质量都是具有重大意义的。本文将从怎样更有效的对湖泊水进行环境预测的角度谈一些看法。关t词：湖泊水环境预

2、测有效方法中国作为世界上湖泊拥有量较多的国家之一，湖泊水在国家环境建设和经济发展中都起到了重要的作用。因为现在对解决湖泊水的观测和治理现状的手段较为贫乏，再加上人们对水资源利用的极度不合理，水资源的总量正在不断减少，水资源的质量也在不断下降，这严重损害了水资源的平衡。因此努力寻找湖泊水环境的有效预测方法，来帮助解决湖泊水资源的近一步恶化成为了十分紧迫的任务。1湖泊水环境预测的基本程序湖泊水的环境预测是在对现有湖泊水资源的监测数据进行掌握的基础上，将这些数据与湖泊的整体环境质量和湖泊流域内的经济发展情况进行进一步的分析与对比，并通过数

3、学运算的方法对湖泊的水质情况进行描述，并依此建立相应的湖泊水质检测模型的方法。它并不是一种随意的行为，而具有着相当严谨和规范的操作程序。第一，要对湖泊检测的基本数据和资料进行收集、分类和整理。其应该收集的主要数据有：①往年的湖泊水质监测基本资料i②对湖泊的主要污染源的调查与分析资料；③湖泊自身的自然、水文、气象检测的基本资料；④湖泊流域附近的工业、农业、人121、社会经济发展情况的基本资料；⑤湖泊自身大小、形状的数字遥感图片资料⋯。第二，建立起湖泊环境数据检测资料中心。利用计算机技术，将所有资料进行汇总，并按照不同类另U进行分类和编

4、码，建立起一个立体、全面的空间水环境资料数据库。空间湖泊水环境资源数据库的建立，对于全面的把握湖泊水现实状态以及其近年来发展态势和对进行湖泊水环境进行有效的预测都具有重大的意义。2对湖泊水环境预测的方法2．1有定性预测湖泊水环境的有定性预测是指根据预测人本人的主观判断和直观判断力对湖泊水环境进行预测的方法。2．2定量预测定量预测是指根据湖泊水环境的客观性与定量特征，更加精准和深入的对湖泊水环境进行预测的方法。定量预测方法因其比定性预测更为科学与合理，更加广泛的被人们采用。而水环境的定量预测方法又分为很多种，其中最有效的方法则是灰色动

5、态模型法和耦合模型法。2．2．1灰色动态模型法灰色动态模型法是最基本的灰色系统理论之一。它通过对动态模型内的数据进行整体分析、预测和评估，来进一步挖掘动态模型系统内数据所体现出来的潜在规律，从而实现对湖泊水环境的未来发展动态的预测。但是灰色动态模型的预测方法却存在着预测精度不稳定的瑕疵。也就是说，因为灰色动态模型的预测精确度是由被预测值上届和下届之间的灰色平面所决定的，而灰色平面的大小又是受未来时刻内的不同预测值所决定的。因此灰色动态模型的精确度直接受灰色区间内的动态值的制约。造成了灰色动态模型方法在预测限度和预测时效问题上不具有十

6、分精准的预测，而是随着系统内时间的逐渐外扩而失真。然而，灰色动态系统针对这一问题提出了修正模型的方法，即当灰色动态系统所预测的湖泊水环境监测不理想时，可以通过对原始数据进行取自然对数和参数拟合对灰色动态预测系统的精度进行改进。从而达到有效的提高对湖泊水环境预测的精度和准度。更好的预防湖泊水质量的下降，避免因湖泊水环境问题对人们的生产和生活造成不必要的影响。2．2．2耦合模型法主要由二维浅水动力方程和对流——扩散方程构成的二维浅水量水质耦合模型在湖泊水环境的监测与预测方面也具有重大作用。它有三种主要的计算方法来对湖泊水的动力数值进行预

7、测，即有限差分法、有限单元法和有限体积法。这三种计算方法都具有其自身独特的特性，有限差分法的优点是操作简单容易，处理效率相对较高，但是它对于数据边界的拟合度效果不是很好，计算精度也不是很高；有限单元法的优点是具有高度的边界适应能力和加密能力，精度也相对较高，可是这种算法过于复杂、可操作性弱、所占空间大，不适于在计算机上操作；有限体积法综合了有限差分和有限体积两种算法的优点，是较为有效的湖泊水环境的预测方法【2j。3对两种湖泊水环境预测方法的比较从上面的论述中我们了解到，灰色动态模型和耦合模型对于湖泊水环境的预测方式是存在显著差别的。

8、耦合模型着重关注的是对湖泊水环境内部系统的变化和发展做出相应的预测，而灰色动态模型系统主要反映的是通过对湖泊水环境的各种真实数据进行分析和研究从而得出相应的湖泊水环境预测¨J。在没有相应的真实湖泊水环境变化发生时，这两种预测方法都是比