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城市水環境調查評估與管理平臺 版權信息
- ISBN:9787030710840
- 條形碼:9787030710840 ; 978-7-03-071084-0
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
城市水環境調查評估與管理平臺 本書特色
本書面向從事環境科學、環境信息學以及專業信息系統研發的咨詢、設計、科研等工作的專業人士,同時也適合上述專業的本科生和研究生作為學習城市水環境管理及信息系統研發等方面的參考書。
城市水環境調查評估與管理平臺 內容簡介
本書圍繞城市水環境管理信息化需求,從管理平臺總體架構、應用支撐系統設計、數據庫建設等平臺開發內容以及城市水環境管理數據調查、水環境問題診斷、承載力影響指標構建、水環境綜合質量評估等城市水環境管理專業知識兩個方面進行闡述。*后,簡要介紹并展示了涵蓋問題診斷、承載力評價、水質綜合評估等業務化模塊的城市水環境管理平臺界面操作系統。
城市水環境調查評估與管理平臺 目錄
前言
第1章 城市水環境管理平臺概述 1
1.1 城市水環境管理現狀 1
1.2 城市水環境管理平臺發展現狀 1
1.3 城市水環境承載力發展現狀 2
1.3.1 國外現狀 3
1.3.2 國內現狀 3
第2章 城市水環境管理平臺需求分析 5
2.1 總體功能 5
2.2 業務化管理需求 6
2.2.1 數據中心 6
2.2.2 城市水環境質量評估 6
2.2.3 水環境問題解析 8
2.2.4 城市水環境承載力評估 9
2.2.5 其他業務需求 10
2.3 公眾服務需求 10
2.3.1 建設目標 10
2.3.2 具體功能 11
2.4 系統建設需求 12
2.4.1 設計及技術要求 12
2.4.2 網絡安全 13
2.4.3 軟/硬件要求 13
2.4.4 運行維護需求 14
第3章 城市水環境管理平臺總體設計 16
3.1 設計概述 16
3.1.1 設計原則 16
3.1.2 系統技術特點 16
3.2 系統架構設計 18
3.2.1 總體架構 18
3.2.2 系統實現框架 19
3.2.3 系統架構優勢 21
3.3 應用系統設計 22
3.3.1 平臺設計 22
3.3.2 公眾服務應用功能模塊 24
3.3.3 業務管理平臺功能模塊 26
3.4 關鍵技術說明 29
3.4.1 內容管理技術 29
3.4.2 Web GIS開發技術 30
3.4.3 全文搜索技術 30
3.4.4 XML技術 31
第4章 應用支撐系統設計 32
4.1 應用支撐平臺設計 32
4.1.1 站點內容管理平臺 32
4.1.2 通用支撐服務平臺 36
4.1.3 其他管理平臺 37
4.2 數據接口 38
4.2.1 數據結構 38
4.2.2 數據集 40
4.3 安全體系設計 40
4.3.1 總體安全體系 40
4.3.2 總體安全方案 43
4.3.3 安全管理措施 48
4.3.4 分項安全措施 50
4.4 標準化體系設計 51
4.4.1 標準化建設目標 51
4.4.2 總體標準結構 51
4.4.3 平臺標準化 53
4.4.4 工作任務 54
4.4.5 標準化建設 55
第5章 城市水環境管理數據調查及數據庫建設 56
5.1 技術路線 56
5.2 評估指標體系與基礎數據需求 56
5.2.1 城市水體水環境容量 57
5.2.2 水環境壓力與支撐力 57
5.2.3 可持續城市水指數 57
5.2.4 城市水環境代謝 58
5.2.5 數據需求 59
5.3 數據來源與調研方法 60
5.3.1 基本原則 60
5.3.2 調查技術路線 60
5.3.3 調查方式 61
5.4 典型城市的數據獲取 62
5.5 關鍵問題與技術需求 68
5.5.1 元數據建設與知識工程 68
5.5.2 城市水環境數據挖掘 68
5.5.3 數據清洗技術 69
5.5.4 城市水環境監測斷面優化 70
5.6 初步調查結果 71
5.6.1 全國水資源水環境現狀 71
5.6.2 上海水環境現狀 72
5.6.3 廣州水環境現狀 74
5.6.4 重慶水環境現狀 75
5.6.5 哈爾濱水環境現狀 76
5.6.6 蘭州水環境現狀 76
5.6.7 清遠水環境現狀 78
5.6.8 金華水環境現狀 79
5.7 平臺數據庫設計與構建 80
5.7.1 流程設計 80
5.7.2 數據庫需求分析 82
5.7.3 數據庫概念設計 83
5.7.4 數據庫邏輯結構設計 89
第6章 基于物質流代謝的城市水環境問題診斷方法 102
6.1 診斷方法 102
6.1.1 信息采集與分析平臺 102
6.1.2 城市污染源空間信息采集 102
6.1.3 城市污染源空間信息清洗 103
6.1.4 城市水污染物排放清單 104
6.1.5 城市物質流健康水平評估(以磷為例) 105
6.2 基于磷物質代謝的城市水環境問題診斷案例 107
6.2.1 研究背景 107
6.2.2 研究方法 108
6.2.3 城市物質代謝分析框架 110
6.2.4 數據來源與參數確定 123
6.2.5 磷代謝結果與特征分析 126
6.2.6 排入水體磷估算 131
6.3 研究結論 133
第7章 城市水環境承載力影響指標 134
7.1 水環境承載力的概念 134
7.1.1 水環境承載力內涵及特征 134
7.1.2 水環境承載機制 136
7.1.3 水環境承載力的影響因素 137
7.1.4 水環境支撐力 140
7.1.5 水環境社會經濟壓力 141
7.2 水環境承載力評價指標 141
7.2.1 指標體系構建 143
7.2.2 指標因子權重 148
7.3 指標因子獲取途徑 149
7.3.1 污徑比 149
7.3.2 點源污染負荷入河率 149
7.3.3 面源污染負荷入河率 152
7.3.4 地表水達標斷面比率 153
7.3.5 生態基流保證率 153
7.3.6 水草林地比例 155
7.3.7 岸帶高生態功能用地比例 156
7.3.8 水質達標保證率 156
第8章 城市水環境綜合質量評估方法 157
8.1 評估模型概述 157
8.1.1 指標篩選 157
8.1.2 數據預處理 157
8.1.3 指標權重 159
8.1.4 常用評價方法 162
8.2 評估方法 163
8.2.1 指標體系構建 163
8.2.2 評估模型構建 165
8.2.3 城市分級方法構建 168
8.2.4 城市分類方法構建 169
8.3 應用實例 170
8.3.1 參評城市概況及數據說明 170
8.3.2 分級結果與差異分析 172
8.3.3 分類結果與差異分析 183
第9章 城市水環境管理平臺模塊介紹 186
9.1 平臺界面概述 186
9.2 城市水環境綜合數據庫 187
9.2.1 空間數據 187
9.2.2 基礎數據 188
9.2.3 中國省市經濟統計年鑒 189
9.2.4 中國城市建設統計年鑒 192
9.2.5 城市水環境承載力調查數據 193
9.3 黑臭水體綜合分析 198
9.3.1 黑臭水體清單 198
9.3.2 公眾監督 199
9.4 城市水環境質量排名 199
9.5 城市水環境承載力評估 200
9.5.1 水質指數法 200
9.5.2 體系指標法 201
9.6 城市水環境問題解析 202
參考文獻 204
城市水環境調查評估與管理平臺 節選
第1章城市水環境管理平臺概述 1.1城市水環境管理現狀 水環境管理是指人類基于長期可持續發展的需要而對水環境采取的保護行為,尤其側重于水質保護、水生態保護,具體表現為水污染防治、水土保持、水污染事故和糾紛處理等活動。水環境管理體制建設是一項復雜的系統工程,即使在發達國家,水環境管理模式也隨著認識水平的提高與需求的不斷變化處于逐步完善的過程。在國家層面,各國水環境管理模式存在很大差異,歸納起來,包括5種模式:環保部門管理下的集成管理模式(法國和德國)、分散管理模式(英國、中國、加拿大和日本)、水利部門管理下的集成管理模式(俄羅斯和荷蘭)、低級別的集成分散管理模式(以色列)、高級別的集成分散管理模式(澳大利亞和印度)。 根據環境保護機構和流域管理機構發展演變,新中國成立后我國流域水環境管理體制變遷可以劃分為四個階段,即起步階段(1949~1978年)、轉變階段(1979~1994年)、深化階段(1995~2005年)、強化階段(2006年至今)。我國水資源管理與水污染控制分屬不同部門管理(圖1-1),水量與水能由水利水電部門管理,城市供水與排水則由市政部門管理。生態環境部雖然全面負責水環境保護與管理,但是與其他很多機構存在責權交叉。另外,由于缺乏統一的、更高一級的協調部門,各部門各自為政,較難實現“統一規劃、合理布局”。 1.2城市水環境管理平臺發展現狀 環境問題一般是指由于人類活動作用于周圍的環境引起環境質量下降或生態失調,以及這種變化反過來對人類的生產和生活產生不利影響的現象,通常具有明顯的地理分布特征。解決水環境問題的前提和基礎是獲得所需的水環境信息,其相對于其他環境要素來講往往時間序列較長、空間范圍廣泛、空間和地域特征明顯,且這些信息數據量大、關系復雜更新快。建立水環境管理平臺,將地理信息系統(geographic information system,GIS)與傳統數據庫相結合,運用現代信息技術管理水環境的各類信息,同時將水環境模型與信息管理、決策支持系統相結合,將系統論、信息論和計算機技術應用于水環境管理,充分發揮現代信息技術優勢,運用各種數學方法和水環境模型對水環境進行分析、預測、評價,為管理水環境、掌握和解決水環境問題提供較為有效的支撐。 近年來,已有一些機構或研究人員利用GIS等技術開展水環境管理平臺的研究,并取得了一定的成果。如肖青等開展了基于GIS的蘇州河環境綜合整治管理信息系統的研究,充分利用GIS的空間分析功能為部門規劃、管理與分析水環境信息提供支持;朱杰等建立了沱江流域成都段的水環境預警系統;上海市環境管理部門建立了黃浦江流域水環境GIS,為上海市水環境的管理與改善提供了便捷的信息支持。張慧霞等基于現代信息技術搭建生態環境監測和管理平臺,實現數據錄入、數據查詢、數據統計和用戶管理功能,實現對惠州西湖水環境高效管理。安若蘭將GIS與水質評價模型相結合,依托C#.Net開發環境,搭建渭河流域管理系統框架,實現了渭河流域水資源管理信息化及水質評價自動生成。徐文帥等基于在線監測需求整合空間數據與監測數據,應用GIS與Oracle數據庫等技術構建污染源自動監測數據綜合分析系統,從而實現在線監測數據的實時監控、統計分析、超標預警與數據展示等功能。陳家模等使用ArcGISEngine和Java技術開發與設計水環境管理信息平臺,通過動態監控水質變化情況獲取實時監測數據并完善數據庫建設,以解決水環境保護過程中復雜的綜合治理問題,為環境部門提供決策支持。 1.3 城市水環境承載力發展現狀 隨著人口、資源和環境問題日趨嚴重,環境承載力得到了較多的研究和探討,承載力成了一個探討可持續發展問題所不可回避的概念。水資源承載力(water resource carrying capacity,WRCC)和水環境承載力(water environmental carrying capacity,WECC)是承載力概念與水資源和水環境領域的自然結合,目前有關研究主要集中在我國,國外專門的研究較少,一般僅在可持續發展文獻中簡單涉及。 1.3.1 國外現狀 水環境承載力的理論雛形為水環境容量,1968年首先由日本學者提出。日本為改善水和大氣環境質量狀況,提出污染排放總量控制。歐美的學者較少使用環境容量這一術語,而是用同化容量、*大容許納污量和水體容許排污水平等概念。20世紀60年代以后,北美湖泊協會曾對湖泊承載力進行定義;美國的URS公司對佛羅里達Keys流域的承載能力進行了研究,內容包括承載力的概念、研究方法和模型量化手段等方面。此外,Falkenmark等[10]的一些研究也涉及水資源的承載限度。 1.3.2 國內現狀 近年來,我國學者在水環境承載力的理論和實踐等方面都進行了積極的探索,并取得了重大進展。其中,賈振邦等在分析水環境承載力概念的基礎上,綜合考慮選取了與本溪市水環境有密切關系的6項具體指標,用于評定水環境承載力大小,為社會經濟與水環境協調發展提供決策依據。郭懷成等分析了城市水環境系統的特點,提出了城市水環境與可持續發展的研究方法。洪陽等在環境容量的基礎上探討了環境承載力的概念和模型。朱湖根等[14]論述了淮河流域水環境承載力的脆弱性,指出流域水環境承載力脆弱性的研究將會促使人們將水環境作為一個系統,考慮其對人類各種社會經濟活動的承受能力,保證流域可持續發展。崔鳳軍采用系統研究方法對城市水環境承載力的概念、實質、功能及定量表達方法作出了分析,并利用系統動力學(systemdynamics,SD)模擬手段進行了實證研究,其結果表明水環境承載力指數變化對擬定的調整策略作出的預測優化結果是較滿意的。 蔣曉輝等從水環境、人口、經濟發展之間的關系入手,探討水環境承載力的內涵,在此基礎上建立了研究區域水環境承載力的大系統分解協調模型,并將模型應用于關中地區,得到了不同方案下關中地區水環境承載力及提高關中地區水環境承載力的*優策略。馬文敏等[17]在論述西北干旱區域城市水環境基本情況和水環境承載力概念的基礎上,分析了該區水環境承載力特點與研究思路,重點對干旱區城市水環境承載力分析方法的研究現狀及發展趨勢進行了闡述,指出應用人工神經網絡模型與遺傳算法結合求解水環境承載力系統的*優化問題。井涌通過分析陜西渭河流域水環境的自然特征,以及水資源演變趨勢和開發利用造成的水環境現狀問題,研究了該流域的水環境承載能力,并提出了調控水環境承載能力的戰略對策。王海云對水環境承載能力調控與水質信息系統模式的建立進行了分析研究,并結合中國實情提出了建模總體框架,指出水環境承載能力是可持續發展理論的重要體現,建立水質信息系統基礎平臺,科學地利用和調控水環境承載能力,實現水環境保護的目標。盧衛在對浙江省主要飲用水水源地背景資料調查的基礎上,運用污染物總量控制指標分析了水源地水環境的承載能力,并提出了提高水源地水環境承載能力的對策,為城鄉居民飲用安全優質水提供了保證,為促進浙江省水資源可持續利用和經濟社會可持續發展提供了保障。王順久利用投影尋蹤技術對全國300余個地級市的水環境承載力進行綜合評價,該方法無需給定權重,避免一定的人為性,為水環境承載力的綜合評價提供了新的途徑。李如忠等基于水環境承載力概念的模糊性和評價指標的多樣性特點,在模糊物元分析基礎上,結合歐氏貼近度概念,建立了基于歐氏貼近度的區域水環境承載力評價模糊物元分析模型,并將其用于地下水環境承載能力評價。鄢幫有等對鄱陽湖水環境承載力進行了分析。趙然杭等在充分理解水環境承載力內涵及其影響因素的基礎上,建立了水環境承載力評價指標體系,并對水環境承載力量化方法的研究程度及其存在的問題進行了論述,提出了城市水環境承載力與可持續發展策略的模糊優選理論、模型和方法,并以實例進行驗證,從而為決策提供可靠依據。梁翔宇等從邵陽市實際出發分析了水環境承載力日趨減弱的成因,提出了保護水資源、改善水環境、提高水環境承載力的對策。汪彥博等采用系統動力學方法,建立石家莊市水環境承載力的模型,并對承載力指標進行量化,比較了南水北調工程前后石家莊市水環境承載力,預測石家莊市水環境持續發展狀況,提出有利于石家莊市水環境持續發展的*優方案。趙青松等介紹建立指標體系時應該遵循的原則及指標權重計算方法,并把模糊數學中隸屬度的概念納入水環境承載力評價中,把原本復雜、模糊的問題定量化,從而使得水環境承載力的評價既清晰又簡單。涂峰武以西洞庭湖為例,構建湖泊流域水環境承載力模型,通過預測分析其水環境承載力,為湖泊管理提供科學依據。 第2章城市水環境管理平臺需求分析 2.1總體功能 自2015年《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)頒布以來,對城市水環境管理工作提出了“國家每年公布*差、*好的10個城市名單和各。▍^、市)水環境狀況”“建立水資源、水環境承載能力監測評價體系”“完成市、縣域水資源、水環境承載能力現狀評價”“整治城市黑臭水體”等具體要求。涉及大量的數據計算,并且對數據時效性要求較高,亟需構建城市水環境管理平臺,將業務需求信息化,實現數據定期更新并自動處理,節約人力資源,為相關管理部門提供有力的數據支撐。 城市水環境管理平臺通過信息化手段,以遙感(remote sensing,RS)、GIS、全球定位系統(global positioning system,GPS)為支撐,以信息公開、信息采集為基礎,以信息資源共享、模型分析預測為核心,構建集網絡建設、業務集成、數據共享、預測預警和科學決策為一體的水環境管理軟件系統。城市水環境管理平臺框架如圖2-1所示,主要包括業務管理和公眾服務兩個系統,其中,業務管理系統是城市水環境管理平臺的重要組成部分,與其他子系統在業務流程和數據流程上相互依賴,并且與公共支撐平臺(包括網絡環境、軟硬件共享、數據共享與交換、基礎服務、GIS模塊等)相互支持。 2.2 業務化管理需求 根據城市水環境管理平臺建設目標,針對平臺需要滿足城市水環境質量評估、水環境問題解析、城市水環境承載力評估等業務需求,業務管理系統包括數據中心、城市水環境質量評估子系統、水環境問題解析子系統、城市水環境承載力評估和預警子系統、其他業務子系統和GIS模塊,實現對城市水環境數據管理、水環境質量評估及排名、承載力評估、地圖展示等功能。 2.2.1 數據中心 數據中心通過構建城市水環境數據庫,統一城市水環境數據標準,提供城市水環境相關數據的集中管理功能。城市水環境數據包括水環境質量數據、水質目標數據、水資源數據、水環境承載力目標數據、區域經濟數據、項目數據、政策法規及污染源數據等。 數據中心提供以Excel格式文件為數據源的各種數據的導入功能,為避免數據在導入過程中出錯,針對不同數據提供Excel格式的導入模板文件下載功能。同時,提供數據管理功能,包括數據查詢、數據新增、數據刪除、數據修改及選定數據集合導出Excel格式的文件。此外,數據中心構建城市水環境空間數據庫,對各類空間數據進行管理。空間基礎數據涵蓋城市水環境領域涉及的各類數據:全國水系分布(屬性包括水體名稱、水體類型、所在行政區、國控斷面、市控斷面、區縣斷面等);行政區劃、土地利用、高程、主體功能區、水生態環境功能區劃;水資源數據(包括水體流量、城市水資源總量、各市供水量、飲用水水源地、地表水資源量、年降水量、用水量、地下水儲量、灌溉面積等);省市縣社會經濟數據[國內生產總值(GDP)、工業產值、三產比例等];空間管控要求(生態紅線、保護區等);全國污水處理廠分布及數量、農田分布、畜禽養殖數量、人口數量及區域各類項目、規劃工程清單等。 2.2.2 城市水環境質量評估
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詩經-先民的歌唱
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