[发明专利]使用GIS对水污染负荷评估的决策支持系统以及操作方法

权利要求书

1. 一种使用地理信息系统对水污染负荷评估的决策支持系统，该系统包括：

具有地理信息系统的地理图形信息的地理图形数据库；

具有地理图形DB中每个地理图形信息的特性信息的特性数据库，其中所述特性信息通过城镇和街道、家畜、养鱼场、工业和土地使用包含目标区域人口分布的当前污染源状态，诸如粪便和尿处理设备和污水处理设备的环境基础设施，与水质量测量点相关的特性，水质量仿真和负荷评估，以及有关所有上述信息的相关性信息；

系统驱动单元，它通过根据在地理图形数据库和特性数据库中建立的当前污染源状态、环境基础设施、水质量测量点、和水质量仿真数据所提供的数学算法评估污染负荷，并反映在最后分解情况中评估的污染负荷以产生结果；

用于提供所述结果和地理信息的图形用户界面；和

被电气连接到数据库、系统驱动单元和图形用户界面，并控制全部组件的中央控制处理单元。

2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述系统驱动单元包括：

图形检索模块，从所述地理图形数据库中检索和提取与用户通过按键输入部件所选择的坐标值相匹配的图形数据；

当前污染源状态检索模块，它取决于通过按键输入部件在所述图形检索模块检索区域的范围内特定行政地区、所选择的废水排放企业或设施的选择从地理图形数据库和特性数据库检测污染源存储数据；

污染负荷评估查询模块，它从所述特性数据库通过污染源诸如人口、牲畜、养鱼场、工业、土地使用等等检测根据通过所述当前污染源状态检索模块检索的当前污染源状态数据而建立的负荷信息；

水质量预测模型模块，它通过考虑所述图形检索模块所检索的区域范围内的污染源和负荷对水质量预测模型；

操作/处理模块，接收从所述当前污染源状态检索模块检索的当前污染源状态数据和通过污染源由所述污染负荷评估查询模块检索的负荷信息，通过污染源由预先建立的数学算法计算和处理污染系数、传送系数、加权河流形状因子、和传送延迟系数以及通过水质量模型算法计算水质量的预测值；和

控制相应提取信息的屏幕输出的输出模块。

3. 根据权利要求1所述的系统，其中在所述系统驱动单元中提供的数学算法表示如下：

产生的负荷＝∑(人口数量×预定单位废水量)           方程(1)

产生的负荷＝∑(依据牲畜类型的动物数量×预定单位废水量)

                                                   方程(2)

产生的负荷＝∑(产生废水的负荷×预定单位废水量)

                                                   方程(3)

产生的负荷＝∑(依据土地类别的土地使用区域×预定单位废水量)

                                                   方程(4)

S_Fi＝(L_i)²/A_i                                      方程(5)

其中L_i表示第i流域的河流长度以及A_i表示第i流域的流域面积；

S_Ri＝SF_i×F_γi

F_γi＝(FAV_Wi)/(FAV_Ni)                              方程(6)

其中F表示第i流域出口的流量累积值；FAV_Ni表示不通过地表应用径流速率而获得的第i流域出口的流量累积值；以及FAV_Wi表示通过地表应用径流速率而获得的第i流域出口的流量累积值；和

Ψ＝(1/S_R)·ln((P_Ti)/(P_Mi))                        方程(7)

其中P_Mi表示在水质量测量点(Q_Mi×C_Mi)的实际负荷；Q_Mi表示所述水质量测量点被定位的流域的流量；C_Mi表示水质量测量点的测量的水质量；以及P_Ti表示通过流域计算的排放负荷。

4. 一种使用地理信息系统对水污染负荷评估的决策支持系统的操作方法，包括以下步骤：

(a)分析来自特性数据库和地理图形数据库的数据之间的相关性和通过查询基本的地理信息分类/建立数据；

(b)基于分类信息计算和查询目标区域的产生负荷、排放负荷和传送负荷；

(c)通过使用来自主要河流的水质量仿真的数据观测污染物的活动性以产生污染物活动性数据；以及

(d)根据用户想要的分解模型通过使用相应目标区域的负荷和污染物活动性数据执行水质量模型，获取执行结果和根据该结果值支持所述决策。