（环境工程专业论文）渭河流域水污染管理信息系统.pdf

西北t 业大学硕士论文摘要 摘要 渭河是陕西的母亲河 为当地经济发展做出了巨大的贡献 但近年来流域 水体质量严重恶化 其落后的流域信息管理难辞其咎 本论文针对陕西省科学 基金项目 基于g i s 的渭河流域水污染控制决策支持系统 w e i h er i v e rw a t e r p o l l u t i o nd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m w r w p d s s 的子系统 渭河流域水污染管 理信息系统 w e i h er i v e rw a t e rp o l l u t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w r w p m i s 做基础性研究和开发 目的就是希望借助计算机 信息管理等 先进技术来改变落后的管理现状 论文首先从渭河流域信息管理现状出发 结合渭河流域整体规划构想以及 环境管理信息系统的发展趋势 论述了研究开发渭河流域水污染管理信息系统 的必要性 文章以结构化的系统分析方法 全面展开对渭河流域办的组织结构 业务流程分析 系统功能需求和性能需求分析等 从而确定了系统建设目标和 系统开发的总体框架 在系统分析基础上 首先完成了对系统总体功能 系统 流程以及各子系统功能的详细设计 接着采用数据实体关系分析 数据字典等 方法进行了系统数据库设计 针对流域水环境的复杂性 须采用各种水质模型 对流域水质信息进行全面的评价和预测 因此建立了模型库 在介绍常规水质 模型之后 本文引入模糊数学理论和灰色理论 分别建立了模糊综合评价模型 及灰色预测模型 并用渭河流域实际监测值进行实证分析 结果表明 所建模 型对水质评价和预测科学 有效 快速 最后 论文落脚于系统实现 在正确选择开发工具和系统开发模式的基础 上 完成了w r w p m i s 的查询 统计 评价 预测等主要功能 本系统的研 究开发是对流域水环境信息管理领域进行的成功尝试和探讨 也为顺利完成项 目课题奠定了基础 关键词 水污染管理信息系统模糊综合评价灰色理论 西北工业大学硕士论文摘要 a b s t r a c t w e i h er i v e ri st h em o t h e rr i v e ro fs h a a n x i i tg i v e sb i gc o n t r i b u t i o nt ot h e l o c a ie c o n o m y u n f o r t u n a t e l y t h ew a t e ro fw j i h er i v e rh a sb e e ng r e a t l yp o l l u t e di n t h ep a s tf e wy e a r s w h i c ht h eb a dm a n a g e m e n ts k i l ls h o u l dt a k er e s p o n s i b l ef o rt oa g r e a te x t e n t t h i sp a p e ri sab a s i cr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n tf o rt h ew i i h er i v e r w a t e rp o l l u t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w r w p m i s w h i c hi s a s u b s y s t e mo fw e i h er i v e rw a t e rp o l l u t i o nc o n t r o ld e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m w r w p d d s w h i c hi ss u p p o r t e db ys h a a n x is c i e n c ef u n d t h ep u r p o s eo ft h i s p r o g r a m i st o i m p r o v e t h e p r e s e n to u t d a t e dm a n a g e m e n t s t a t u sb ym e a n so f a d v a n c e dt e c h n o l o g i e s s u c ha sc o m p u t e ra n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g y t h i s p a p e rd i s s e r t a t e st h en e c e s s i t y a n df e a s i b i l i t yf o rr e s e a r c h i n ga n d d e v e l o p i n gt h ew r w p m 1 s w h i c hb a s e do nt h es t u d yo fa n a l y z i n gt h ep r e s e n t c o n d i t i o no ft h ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to fw e i h er i v e ra n dc o m b i n e sw i t ht h e t o t a ll a y o u ta n dt h ed e v e l o p i n gt r e n d si ne m i s t h i sp a p e rs t a r t sw i t hs y s t e m a n a l y s i sf i r s t l y a n a l y z e st h eo r g a n i z a t i o ns t r u c t u r eo fw e i h er i v e ro f f i c e o p e r a t i o n f l o w s y s t e mf u n c t i o nd e m a n d a n ds y s t e mp e r f o r m a n c ed e m a n d e t c t h e ni tp r e s e n t s t h eg e n e r a lo b j e c ta n dt h eg e n e r a lf r a m ef o rd e v e l o p i n gt h es y s t e m b a s e do nt h e s y s t e ma n a l y s i s t h i sp a p e rc o m p l e t e st h ed e t a i l e dd e s i g no fs y s t e mg e n e r a lf u n c t i o n s y s t e mf l o w a n dt h ef u n c t i o no fe a c hs u b s y s t e m t h e nt h ed e s i g no ft h es y s t e m d a t a b a s ew i t ht h em e t h o do fd a t ae n t i t y r e l a t i o na n a l y s i sa n dd a t ad i c t i o n a r ya n a l y s i s c o n s i d e r i n gt h ec o m p l e x i t yo ft h ew a t e re n v i r o n m e n t i ti sn e c e s s a r yt oa p p l ya l l k i n d so fw a t e rq u a l i t ym o d e l st oe v a l u a t eo rf o r e c a s tt h eq u a l i t yo ft h ew a t e ro f w e i h er i v e rr o u n d l y c o n s t r u c tm o d e lb a s e t h i sp a p e ri n t r o d u c e sf u z z ym a t ht h e o r y a n dg r a yt h e o r ya f t e ri n t r o d u c i n gt h ec o n v e n t i o n a lm o d e l s a n de s t a b l i s h e st h ef u z z y s y n t h e t i c a le v a l u a t i o nm o d e la n dg r a yp r e d i c t i o nm o d e l t h er e s u l ts h o w st h a tt h e m o d e l sa r em o r es c i e n t i f i ca n de f f i c i e n tt h r o u g ht h ed e m o n s t r a t i o no ft h ep r a c t i c a l o b s e r v i n gd a t a f i n a l l y t h i sp a p e rl a n d so nt h es y s t e mr e a l i z a t i o nb a s e d o nt h er i g h td e v e l o p i n g t o o l sa n dp a r e m s a n dr e a l i z e st h ef u n c t i o n so fd a t aq u e r y s t a t i s t i c a n a l y s i s e v a l u a t i o n a n dp r e d i c t i o n e t c t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h ew r w p m i si s as u c c e s s f u lt r ya n dd i s c u s s i o n a l s oi ti saf o u n d a t i o nf o rt h el a t e rp r o g r a m k e yw o r d w a t e rp o l l u t i o n g r a yt h e o r y m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m m i s f u z z ys y n t h e t i c a le v a l u a t 1 1 1 西北工业大学 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定 印 研究生在牧凌读 学位期间埝文工作的知识产权单位属予西北工业大学 学校有权保譬并 向国家有 薏部门或机构送交论文的复印件和电子j 砭 本人允许论文教蠢 阕和借i 强 学校可以将本学位论文的垒部或部分内容躺入有关数擐庳进 行检索 盯以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇辏本学位论文 同时本人保证 毕业后结台学位论文研究课题再曩写的文章一律注明作 者单位 勾西北工业大学 保密论文待解密后适用本声明 学位 鞘 文作者签名 趔型鹦叠z p 夕釉f 6 日 指导载师签名 魈 d 体年月 6 日 西北工业大学 学位论文原创性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德 本人郑重声雕l 所呈交的 学位论文 是本人在导师的指导下进行研究工作所取得伪成果 尽囊所 知 脒曳 中已经注明引用的内容和致谢的地方外 奉惦文不龟耆任何其 他个人躐集体已经公开发表或撰写过的研究成果 不包禽本人或他人已 申请学位或其它用途使用过的成果 对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体 均已在文中以明确方式标明 本人学位论文与资料若有不实 愿意承担一切相关的法律赞任 学位论文作者签名 趁i 翌凶 d 一 月 6 日 两北工业大学硕十论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 帚一早珀t 匕 任何社会的发展都离不开人类赖以生存的自然环境 但是 随着科技的发 展 世界经济的迅速增长 自然环境受到了严重污染 而环境污染 环境质量 退化已经成为制约经济发展的主要因素之一 甚至威胁到人类的生存 在以改 善环境质量 促进经济 社会与环境的协调发展为主题的2 l 世纪 传统的环境 管理方式越来越不满足于经济可持续发展的要求 环境管理信息化已经成为环 境管理工作的潮流 也是水利现代化的基础和重要标志 是流域水利管理向现 代化跨越不可缺少的过程 加强流域管理信息化进程 以流域信息化促进水利 现代化 是新世纪水利行业面临的迫切任务 运用现代信息技术管理环境信息 克服了以往管理手段的不足 顺应了信息系统发展的新趋势 为我们更好地开 发和利用流域信息资源提供了技术上的支持和保证 1 2 环境管理信息系统 e m l s 研究综述 1 2 1e m l s 的基本概念及其特征 a e m i s 的基本概念 环境管理信息系统 e n v i r o n m e n t m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m e m i s 是以现代数据库技术为核心 将环境信息存储在计算机中 在计算机软硬件的 支持下 实现对环境信息的输入 输出 修改 增加 删除 传输 保密 检 索和计算等各种数据库技术的基本操作 并结合统计数学 优化管理分析 预 测评价模型 规划决策模型等应用软件 构成一个复杂而有序的 具有完整功 能的 研究环境系统信息技术的工程系统 l j 它既是各种环境信息的数据库 也是环境决策的实验室 2j e m i s 具有一般管理信息系统所具有的数据传输 存贮 处理等口 基本功能 具体到环境管理信息系统中 它具有环境信息的收集和录用 环境信息的加工 处理 以报表 图形等形式输出信息 等功能 e m i s 另一个重要的功能是决策 功能 4 l 管理就是决策 管理工作的成败 取决于能否做出有效的决策 我 们将具有决策功能的e m i s 即环境决策支持系统 e n v i r o n m e m a ld e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m e d s s 称为环境管理信息系统的高级形式 环境管理的决策支 西北上业大学硕士论文第一章绪论 持功能主要有 收集 整理 贮存并及时提供本系统与本决策有关的各种数 据 具有定性分析与定量研究相结合的特定处理问题的方式 灵活运用模型与 方法对环境信息进行加工 处理 分析等 b e m l s 的特征 e m i s 具有以下特征 1 高度集中 这是e m i s 最大的特点 它能将环境管理中的数据和信息 集中起来 进行快速处理 统一使用 2 具有多种环境决策支持功能 环境管理包括环境质量监测 评价 预 测 规划和决策等一一系列环节 其中决策为核心环节 e m i s 应是一个多功能 系统 数据信息的获取 处理均是为进行环境质量的控制和规划等工作服务 为实现辅助环境决策作基础 5 j 因此 e m i s 从这种意义上讲可以被称为 环 境决策支持信息系统 3 具有友好的界面 系统容易操作 可靠性较高 适合环境管理人员使 用 4 数据共享性高 1 2 2e m i s 的发展概况及趋势 f 1 e m l s 的发展概述 早期的环境统计是完全用人工进行的 环境保护部门设计印刷多种规格的 表格 调查后的数据经过整理后再归档 对归档数据通过人工编码来达到分类 查询等功能 随着环境统计数据的日益增多 这样的传统统计方式早已不能满 足要求 计算机技术 特别是数据库技术的发展 带来了各个行业的数字化 信息化浪潮 环境统计也步入了数字化 由于关系数据库具有多种优点 从而 在实践中得到了大量的应用 环境管理与m i s 办公自动化 o m c ea u t o m a t i o n o a 相结合形成了新 的基于关系数据库的e m i s 所以e m i s 是在管理信息系统的基础上发展起来 的 是m i s 在环境保护部门的应用 e m i s 的发展历程如图1 1 所示 从图l 1 中可以看出 e m i s 的发展是随着计算机技术 数据库技术 管理 信息系统 办公自动化的发展而发展起来的 现在 e m i s 正与地理信息系统 g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m g i s 遥感 r e m o t es e n s i n g r s 相融合 并发展到一个崭新的阶段 西北 业大学硕士论文第一章绪论 图1 1e m i s 的发展历程 b e m ls 的发展趋势 当前e m i s 主要向以下几个方面发展 1 环境地理信息系统 e n v i r o n m e mg e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e m e g i s 将全面融合e m i s 传统的基于单纯关系数据库的e m i s 将被e g i s 全面取代 这种e g i s 集成了g i s m i s 的全部功能 从而使之在环境管理 环境保护等 方面获得更加广泛的应用 2 e m i s 将进一步专业化 当前绝大部分的e g i s 只是用g i s 技术来管 理环境数据 其核心完全是g i s 其主要应用领域依然集中在环境管理方面 以后e g i s 将与环境科学完全结合 这种e m i s 将具有庞大的专业环境模型库 环境的分析 模拟和预测能力得到大幅度的提高 并将在环境科学研究中发挥 越来越重要的作用 3 网络化 组件化 e m i s 随着i n t e m e t 的发展 特别是宽带技术的发 展 通过i n t e m e t 共享环境数据 远程管理 计算 模拟已经成为可能 网络 e m i s 应运而生 为提高软件的复用能力 提出了可复用软件开发理论 这就 是可复用组件 该理论成为软件开发的事实上的新标准 组件化g i s 组件化 e m i s 也得到迅速的发展 成为g i s e m i s 开发的热门技术 4 e m i s 将成为全球数字化的主要组成部分 自从 数字化地球 的口 号被美国提出来以后 世界各国相继投入大量人力 物力进行相关的开发研究 e m i s 作为对环境研究 管理的主要信息手段 将成为其中的一个主要组成部 分 1 2 3 国内外e m i s 研究应用现状 a 国外e m is 研究应用现状 7 0 年代初期以来 计算机在工业发达国家的环境保护工作中得到了同益广 西北工业大学硕士论文第一章绪论 泛的应用 国外的一些政府机构和大的软件开发商已经开始着手e m i s 的开发 和完善 陆续建立起各种环境信息系统 在环境监测 科学研究 规划决策 环境预测与评价等各个领域发挥着不可或缺的作用 6 如美国环保局的 s t o r e t 系统和a i r s 系统 英国环保局的w q i s 系统 挪威的m em b r a i n 系 统 7 1 欧共体的e c d 2 q e n v i r o n m e n t a l c h e m i c a l s d a t a a n d i n f o r m a t i o n n e t w o r k 联合国规划署 u n e p 的g r i d g l o b a lr e s o u r c ei n f o r m a t i o nd a t a b a s e 等悼 9 j 在这些系统中 e m i s 与专家系统结合来为环境战略决策服务 与g i s 技术结 合进行环境分析模型和疾病流行趋势预测研究 表达形式上利用了c a d 制图 多媒体等技术成果 近年来 网络化是e m i s 新的热点之一 各国不仅探讨了 e m i s 向网络化发展的理论 而且进行了初步实践 例如建立了欧洲环境信息 观测网络工程 e i o n e t 全球资源信息数据库 环境和自然资源信息网络 环境信息网络分析系统 环境和社会经济调查网络系统等忙j b 国内e m i s 研究应用现状 我国的环境保护工作起始于1 9 7 3 年 l 在 七五 八五 九五 期间 我国在环境信息系统的研究上作了大量工作 取得了显著的成绩 从国内环境 信息管理工作发展的历史来看 经历了环境信息标准化 省级环境信息系统建 设 城市级环境信息系统建设 环境管理广域网建设 j 四个阶段 七五 期间 国家科委 计委结合我国国情开展了 国家环境信息数据 库研究 课题 并将其列为国家 七五 科技攻关项目之一i l 七五 国家 环境信息系统由两部分构成 一是应用系统 二是管理维护系统 应用系统包 括 以基础数据管理和数据检索为主要功能的信息管理系统 如 环境质量检 测信息系统等 以模型库和方法库为基础的管理信息系统和决策支持系统 如 水环境质量管理信息系统 大气质量环境管理信息系统和环境管理辅助决策支 持系统 在微机上开发的专业性强 并以知识库 模式库为主要特征的专家应 用系统 如污水处理计算机辅助设计 噪声防治系统等 另外 还有为 八五 大规模开发地方环境信息系统进行的试点研制系统等 国家环境信息系统装机 总容量为7 2 3 m 共建数据库5 0 个 各库共有数据关系8 5 4 个 数据项6 1 0 5 项 该系统在整个开发期中共编写源程序1 2 1 万条 整个系统涉及各类文件 1 9 7 0 9 个 该系统的研制开发为国内e m i s 提供了一个良好的原型系统 并且 在环境信息的标准化方面迈出了重要的一步 国家 七五 科技攻关应用专题 石嘴山市环境管理信息系统是在我国首次实施的地方性环境管理信息系 统 该系统采用了3 p l u s 微机局部网络 由数据服务器和6 个工作站组成 涉 及和实施了多项环境管理功能 实现了数据共享 全菜单操作和多种方式的输 4 西北工业大学硕士论文第一章绪论 出 它的建成标志着我国地方环境管理的现代化与科学化正在迈上新的台阶 1 3 1 为了解决信息与信息结构标准化 规范化问题 建立稳定 有效的e m i s 在 八五 期间 国内继续开展 国家环境信息系统研究 工作 在已有的国 家环境信息数据库原型的基础上完成了全国环境信息系统的规范化研究 此外 自1 9 9 4 年起 利用世界银行贷款 进行了我国2 7 个省 区 级环境信息系统 的建设 由江苏省环保局和清华大学环境工程系合作开发完成了我国第一个省 级环境管理信息系统 江苏省环境信息系统 系统地分析了环境信息间的关 系 采用了当时先进的客户 服务器体系结构 c s c l i e n t s e r v e r 和大型关系性 数据库软件 为c s 体系在e m i s 的应用做出了有益的探索 特别地通过b 一1 扩项目 日援项目的开展 我国地市级环境信息系统的建设已经全面展开 部 分城市已建立了一套较为完整的环境管理信息系统1 1 4 1 九五 期间 国家环境保护局明确提出了我国环境信息化建设的奋斗目 标 将环境信息化建设作为环境管理能力建设的一项重要工作 积极推进环境 信息化建设的发展 l 目前以国家级环境信息网络系统为中枢 省级环境信息 网络系统为骨干 城市级环境信息网络系统为基础 县级环境信息网络系统为 补充的四级全国环境信息网络系统已初具规模 此外在环境信息网络系统建设 环境管理办公自动化应用 地理信息系统应用以及一系列信息技术 网络技术 的开发与应用方面 都取得了很大的进展 并在环境管理工作中得到了广泛应 用 根据我国环境信息化建设2 0 1 0 年远景目标 到2 0 1 0 年 环境信息化的程 度显著提高 形成比较完整的全国环境信息化体系 为环境管理 环境决策和 全社会提供全方位的环境信息服务 l 这期间将建立和完善国家级 省级 城 市级和县级环境信息中心 从而基本形成全国环保系统的信息系统网络 全面 实现环境信息资源的上网和共享 1 3 渭河流域水环境信息管理存在的问题及原因分析 1 3 1 渭河背景资料 渭河是黄河流域最大的一级支流 全长8 1 8 公里 流经陕西 甘肃 宁夏 三省 区 流域面积1 3 5 万k m 2 渭河流域矿产资源丰富 经济发展潜力很 大 特别是流域东南部的陕西关中地区 工业集中 城镇密集 农业发达 旅 西北工业大学硕士论文第一章绪论 游资源丰富 国内生产总值占渭河流域的7 0 左右 是国家重点经济建设地区 之一 该流域内有宝鸡 咸阳 西安 铜川 渭南等陕西重要的大中城市以及 杨凌农业示范区 流域内人口2 2 0 0 万 是陕西的母亲河 渭河流域地处大西北 的前沿 是沟通我国东 西部 连接欧亚大陆的咽喉要道 在我国实行西部大 开发战赂中具有重要的地位和作用 渭河流域水资源的开发利用促进了地区经济发展和社会进步 为当地的发 展做出了巨大贡献 但是 近十年来 由于经济社会快速发展 渭河水量偏枯 等原因 加之在渭河的治理和开发中出现诸如水资源供需矛盾突出 下游河道 淤积 防洪形势严峻等一系列问题 造成 上游水少 中游水黑 下游淤积 的局面 l 渭河水环境日趋恶化 而其中 水体污染事实尤为突出 正如 关 于渭河流域综合治理问题的调研报告 所指出的 渭河流域当前是以超采地下 水 减少冲沙水 魉牲生态水为代价来换取经济发展的 渭河关中段有宝鸡 咸阳 西安 渭南 除了西安 大都没有污水处理设 施 滋润 8 0 0 里秦川 的渭河 污染程度已高居陕西省六大江河之首 4 0 0 余公里的渭河干流 均为v 类 污染严重 无法使用的水 或超v 类 污染最严重 水质最差 水 在对渭河2 0 0 0 年1 9 个有监测数据的水质断面中 仅有1 个断面 达到 类 其他断面均为v 类或劣v 类 高锰酸盐指数均值达到了2 7 7 4 m g l 溶解氧指标有6 个断面小于3 m g l 城市附近河流普遍严重污染 部分 城镇河段已经变成排污沟 渭河水体的恶化 引起了整个流域生态环境的失调 严重阻碍了我省的经 济与社会的可持续发展 因此受到各级领导部门和有关专家的高度重视 2 0 0 1 年1 1 月 全国政协副主席钱正英率全国政协 中国工程院考察团 分4 组深入 西安 宝鸡 咸阳 渭南 杨凌等市区的5 6 个考察点对渭河流域进行实地调研 重点研究了陕西省渭河流域水资源及重大工程布局 污染防治 城市与工矿建 设 生态建设与农牧发展等问题 钱正英表示 考察团支持陕西省的全国政协 委员提案建议 将建议国务院把渭河流域综合整治列入 十五 国家重点工程 项目 中国工程院 水利部 水规划总院和黄河水利委员会等上级机关的有关 领导和专家也对渭河流域进行了实地勘察 都提出了要尽快开展渭河流域综合 治理规划的建议 目前 陕西省最大的水利项目 渭河流域治理项目 己通过水利部审查 引乾济石 前期工程已经开工建设 倍受全省人民关注的渭河流域综合治理 项目已于2 0 0 4 年年内动工 这将为陕西省水利发展带来新的契机 为了使得该 项目能早日上马 陕西省水利厅先后成立了厅项耳规划办 总工办和驻京办事 6 西北j 业犬学硕士论文第一章绪论 处等机构 为项目加强规划 设计审查等前期管理工作起到了重要作用 历经 多年努力 渭河综合治理项目于2 0 0 4 年3 月份通过了水利部审查 陕西省将继 续全程跟踪落实 力争早日通过国务院批准 确保开工实施 为治理渭河的水质污染 我省制定的 渭河流域水污染防治实施方案 经 省政府常务会议通过 已于2 0 0 4 年年底由省政府印发开始实施 以期初步缓解 渭河流域水体严重污染现状 按照方案 渭河流域水污染防治涉及西安 宝鸡 咸阳 渭南 铜川市和杨凌示范区 涵盖渭河的主要一级支流 我省将从支流 上游治理入手 集中3 6 年时间 认真查处和制止各种环境违法违规行为 对 渭河流域水环境保护存在的重点问题进行综合整治 使渭河流域水环境恶化的 局面得到有效遏制 方案指出 对渭河的整治将分为两个阶段进行 第一阶段目标 2 0 0 5 年年底前 西安 宝鸡 咸阳 渭南 铜川市和杨凌 示范城市污水处理率总体达到4 5 以上 沣河 河 含太平河 c o d 主要污 染物 年排放总量比2 0 0 3 年削减2 0 2 0 0 6 年年底前 沣河入咸阳断面达到 地表水i v 类水质标准 河消灭黑臭 河和太平河c o d 年排放总量比2 0 0 3 年 削减3 0 小韦河 新河 尤河c o d 比2 0 0 3 年削减3 0 以上 渭河及其支流 上的重点污染源全面实现废水达标排放 第二阶段目标 2 0 1 0 年 西安 宝鸡 成阳市和杨凌示范区及渭河流域县 域以上城镇生活污水处理率达到7 0 以上 渭南 铜川城市生活污水处理率达 到6 0 咀上 所有大城市及有条件的县区必须建设污水回用设施 中水回用率 平均达到3 0 以上 城市工业用水重复利用率提高到7 5 宝鸡 咸阳市和杨 凌示范区提高到7 0 铜川 渭南 兴平 韩城 华阴市提高到6 5 县域不 低于6 0 限制高耗水企业 加强用水定额和价格管理 这些工程与方案的建设实施将为解决渭河流域水体污染严重 水环境日趋 恶化以及陕西省洪涝灾害 水资源紧缺 水污染治理 水生态环境等具有很大 的促进和保障作用 1 3 2 渭河流域水环境信息管理现状及存在的问题 目前 渭河流域水环境管理办公室的环境污染状况及防治相关数据是采用 国家 九五 环境统计软件系统和v i s u a lf o x p r o 等软件进行有关管理的 环境 质量监测数据目前采用国家监测总站统一定制的电子表格 数据报表采用 d b f 文件格式保存数据 其他 均采用手工文档进行管理 从以上环境数据管理现状可以看出 7 西北工业大学硕士论文第一章绪论 a 环境数据缺乏有效管理 政府每年花费大量资金采集的渭河流域相关数据信息 如水质监测数据 入河排污量等数据因不能及时输入计算机而得不到充分利用 造成资源极大的 浪费 流域信息数据大部分以文件方式分散储存在局域网的各个主机 杂乱无 章 缺乏统一的管理和维护 且开发版本众多 存储格式多种多样 没有统一 的标准和规范 冗余严重 查询 检索困难 并且表现形式以单一繁杂的文档 形式为主 不直观 不能很好的为决策者提供及时 准确 直观的技术支持 b 监测数据没有统一的数据管理平台 监测数据中的污染源数据一部分是由环境统计软件管理 一部分又由排污 申报信息管理系统管理 数据多头采集 数据来源无保证 不统一 这都不利 于具有实时性高 数据可靠程度高等特点的污染源监测数据的管理 c 系统应用和局域网建设落后 流域业务管理水平停留在单机操作系统 使用d b a s e 和f o x p r o 等单机桌面 数据库 严重滞后于信息技术的发展 同时 c s b s 局域网没有得到应用 系统数据共享和跨平台操作能力差 d 数据安全没有保障 数据安全性主要体现在两个方面 数据本身的安全问题和敏感性数据的安 全问题 由于缺乏必要的数据安全防护意识和有效的措施 数据安全方面存在 隐患 其次 流域性水资源保护方面的许多信息数据 特别是供水水源地水质 监测数据等具有很强的敏感性 不适当的扩散可能对社会稳定等方面带来不利 影响 但目前对有关数据调用 复制等操作上管理意识薄弱 方法单一 数据 管理存在很大的安全漏洞 1 3 3 问题产生的原因分析 在对渭河流域水环境信息管理现状充分分析后 确定问题产生的原因主要 有以下几点 a 没有统一的环境信息管理业务平台 尽管在目前e m i s 应用中已经研究 t 发了诲多专门用于环境信息某一项管 理的应用软件系统 但是这些应用系统多为单机运行 它们各自只为某一专项 环境管理工作服务 用途较为单一 横向之间没有联系 这不仅增加了部门之 间数据流通的困难还提高了系统揉作的复杂和冗余程度 而且不利于流域环境 信息的共享 造成了环境资源的极大浪费 b 没有统一的环境信息管理数据平台 西北工业大学硕士论文第一章绪论 当前所应用的流域水环境管理部门的数据库管理系统种类繁多 如 f o x p r o a c c e s s s y b a s e s q ls e r v e r 等 这些数据库系统平台有的运行在 d o s w i n d o w s 操作系统上 有的运行在局域网上 i 由于数据库平台的差异 使得环境管理的数据库系统出现 异种异构 现象 这更不利于环境信息的统 一管理和共享流通 c 没有对基础数据进行分析应用 目前 渭河流域水环境管理仅仅停留在基础数据的录入 查询等简单管理 上 没有结合多各学科的知识与方法进行基本数据的分析 推理及应用 如利 用数理统计 模糊数学 计算机以及神经网络技术等 可以利用已有的或构造 各新的数学模型 对所录入的基本监测数据进行渭河流域不同监测端面 不同 时期水质进行评价 预测等 d 没有实现有效的技术集成 计算机模式已经从主机时代 客户机 服务器 c l i e n s e r v e r c s 分布式计算 机时代发展到了目前的i n t e m e t 即浏览器 服务器 b r o w s e s e r v e r b s 模式时代 1 1 9 研究开发结合应用c s b s 体系 结合w e b 技术等的综合的e m i s 是有 意义的 2 0 1 1 4 课题来源及其研究价值 1 4 1 课题来源 长期的实践证明 流域水资源的改善除了水污染治理工作的大量投入外 高水平的管理发挥的作用同样占有重要的地位 只有通过高水平的管理和一定 工程措施的有机结合才有可能实现水资源质量的真正改善 现代化的流域管理 又离不开现代化的信息技术 计算机技术 管理信息系统 系统科学理论和 环境科学以及由此形成的新新的边缘学科 环境信息系统 流域管理的现代 化更是应该加强环境信息的信息化建设 针对前述问题 结合渭河流域水环境信息管理的现状 提出了 基于g i s 的渭河流域水污染控制决策支持系统 w r w p d s s 的研究与开发课题 并 得到了陕西省自然科学基金的支持 本论文即是对该项目子系统 渭河流域水 污染管理信息系统 w r w p m i s 的分析 设计 开发全过程作基础研究 9 两北工业大学硕士论文第一章绪论 1 4 2 研究价值 本论文的研究价值在于以下三点 1 目前在渭河流域水资源保护方面还没有一个功能完善 界面友好 可 视化的系统软件来进行流域动态管理 w r w p m i s 的研究和开发将满足这一实 际需要 同时为整体课题的顺利完成奠定基础 2 陕西是西部大开发中的重点省份 渭河是陕西的母亲河 滋养着八百 罩秦川 渭河流域的生态环境直接影响到陕西的可持续发展 而目前渭河流域 水环境质量逐年恶化 严重影响人民生活和区域经济 可持续发展更无从谈起 渭河流域管理信息系统的建立将会为渭河流域的管理者提供清晰明了 简单实 用的管理软件工具 使他们更科学 系统的进行流域信息管理 从而改善落后 的信息管理现状 为合理的利用流域资源提供强有力的技术支持 3 随着全球网络化的发展 信息已成为人类社会发展的核心 那一化 都离不开信息化 面对愈来愈迫切的对快速 有效环境信息的需求 对环境信 息系统的要求越来越高 因此 结合数据库技术 c s 开发模式等技术建立一 个高度集成 功能完善 实用性强 技术先进 运行可靠的环境信息管理系统 对于提高环境管理的效率和决策水平具有重要的意义 1 5 论文主要研究内容和结构安排 1 5 1 论文主要研究内容 论文以w r w p m i s 的设计开发为主要内容 以结构化系统分析为主要技 术路线 讨论了整个系统开发过程中的关键环节 a 分析与设计 论文将从系统需求分析出发 以结构化的系统分析方法进行系统现状分析 系统功能需求分析 性能需求分析 系统数据分析等 从而确定系统总体结构 和开发目标 在系统总体设计中 完成对系统总体功能设计 流程设计以及各 子系统的详细设计 在系统分析设计的基础上 进行数据库 模型库及系统安 全设计 b 模型建立 论文将水质评价 水质预测模型的理论研究作为重点 在水质评价模型中 主要介绍水质指数模型 分级模型 其中 重点研究分级模型中的模糊综合评 西北工业大学硕士论文第一章绪论 价模型 并以渭河实测数据做实证分析 在水质预测模型中 主要论述各常规 水质模型 并引入灰色理论建立灰色预测模型 以实现对流域水质变化趋势预 测 c 系统实现 在系统分析 设计基础之上进行程序开发 最终实现w r w p m i s 系统目 标即各予系统所有功能 1 5 2 论文结构安排 论文共分七章 其中 第一章 绪论 本章从e m i s 定义出发 介绍了其发展历程 发展趋势 以及国内外研究应用现状 在分析了渭河流域信息管理现状及存在问题之后 指出建立w r w p m i s 是科学 高效管理流域资源的必然要求 第二章 w r w p m i s 系统分析 本章从系统需求分析出发 以结构化的 系统分析方法进行了系统现状分析 系统功能需求分析 性能需求分析 系统 数据分析等 从而确定系统总体框架和开发目标 第三章 w r w p m i s 系统设计 在对系统充分分析的基础上完成了系统 总体设计 包括系统功能设计 流程设计等以及各子系统的详细设计 最后 进行数据库设计 安全设计以及系统模型库设计 第四章 渭河流域水污染评价 本章是论文理论研究的重点内容之一 文章首先介绍了水环境质量指数模型和分级模型 在分析了多因子指数评价模 型的不足后 论文重点研究模糊综合评价模型在水质评价中的应用和优势 并 以渭河2 0 0 0 年1 3 个监测断面的1 0 个主要污染因子的监测数据进行实证分析 第五章 渭河流域水质预测 本章也是论文理论研究的重点内容之一 文章在介绍了预测污染物浓度变化的常规水质模型后 为了对流域水质变化趋 势做出判断 引入灰色理论建立灰色预测模型 并对该模型原理及其在渭河流 域水质预测中的应用给予详细阐述 第六章 w r w p m i s 系统的实现 本章在选择合适的系统开发模式 开 发工具的基础上开发并实现了w r w p m i s 系统目标即各子系统所有功能 第七章 结束语 对论文所完成的工作和体会进行总结 并对课题的进一步 纵深研究指明了方向 幽北工业大学硕十论文第二章w r w p m i s 系统分析 第二章w r w p m is 系统分析 结构化系统开发方法 s t r u c t u r e ds y s t e md e v e l o p m e n tm e t h o d o l o g y s s d m 是目前应用最普遍的一种开发管理信息系统的方法 2 此种开发方法的开发过 程可以分为三个阶段 系统分析 系统设计和系统实施 系统分析就是应用系 统的思想和方法 把复杂的对象分解为简单的组成部分 找出这些部分的基本 属性和彼此间的关系 2 系统分析是地方环境管理信息系统结构化设计的第一 步 2 也是系统开发成功的关键1 2 系统分析阶段的基本任务是 系统分析员与用户在一起充分理解用户的要 求 并把双方的理解用书面文档表达出来 系统分析是信息系统开发最重要的 阶段 也是最困难的阶段 它要回答系统 做什么 这个方向性的问题 2 通 过对渭河流域水环境管理各部门的职能调查与分析 环境管理信息系统功能需 求分析 以及对流域水环境管理工作的逻辑化处理 初步建立流域环境管理的 总体结构 为此 需要一定的技术和工具 这里所说的工具是指一些合理的图 表 直观的图表可以帮助系统分析员理顺思路 也便于与用户交流 这些工具 包括 业务流程图 数据流程图和系统流程图等等 要做好流域环境管理信息系统的系统分析工作 必须结合系统结构化的开 发方法要求以及环境管理信息系统的具体特点 本章将从系统需求分析出发 以结构化的系统分析方法进行系统现状分析 系统功能需求分析 性能需求分 析 系统数据分析等 从而确定了系统总体框架和开发目标 2 1 系统需求分析 需求分析是进行系统分析的第一步 也是非常重要 决定性的一步 需求 分析的主要任务是获得当前系统的物理模型 抽象出当前系统的逻辑模型 建 立目标系统的逻辑模型嘲 需求分析最重要的是对用户现状包括组织结构 业 务流程等以及系统功能需求等进行分析 2 1 1 现状调查与分析 a 现状调查 在上一章明确了系统开发必要性的基础上 需要对渭河流域水环境信息管 西北工业大学硕士论文第二章w r w p m i s 系统分析 理现状进行调查 以便掌握其管理现状 发现问题 从而制定合理的系统开发 目标和功能设置 为系统分析和逻辑化做好准备 现状调查包括组织结构调查 业务流程调查等 通过与渭河流域管理办公室各单位业务人员交流和调查 得到流域办各业 务部门的组织结构 图2 1 主要管理职能以及流域办环境管理业务流程 图 2 2 图2 1渭河流域水资源管理办公室机构设置示意幽 其中各自工作内容及职责如下 办公室 主要负责渭河流域办公室内部管理 财务管理 宣传培训等工作 管理室 主要负责渭河流域水资源保护管理工作 是最重要的管理部门 监测中心 主要负责渭河流域省界及重点水域水质监测 水污染联防动态 监测 水污染事故和纠纷仲裁等任务 负责流域内水利行业水质监测系统的业 务管理等 科研所 主要承担流域水资源管理和保护方面的调查 规划 科研等工作 为流域水资源保护管理工作提供技术支持 在渭河流域管理办公室职能调查的基础上 结合流域水环境管理工作的实 际需要 参考国家以及其他省市的流域环境管理部门的职能分类 保留现行系 统中合理部分和改进不适应的部分后 得到了渭河流域水资源管理办公室的环 境管理业务流程图 见图2 2 渭河流域办的环境管理职能流程图不仅可以明确各业务部门在环境信息流 动中的位置和作用 而且提供了系统分析和设计的依据 为制定合理的系统开 发目标奠定了基础 b 现状分析 在对渭河流域管理办公室的组织结构 业务流程等进行充分调查的基础上 1 4 西北工业大学硕士论文第二章w r w p m i s 系统分析 对流域信息管理现状分析如下 1 没有统一的数据管理平台 流域水环境数据存储格式多种多样 并且 表现形式以单一繁杂的文档形式为主 冗余严重 查询 检索困难 造成数据 信息缺乏有效管理 2 信息利用不充分 目前对于流域信息的利用主要停留在基本的查询 统计以及简单的分析上 而没有利用数据进行深层次的挖掘 从而不能对水环 境进行科学评价及预测等 不能很好地为流域管理者的决策服务 3 数据安全没有保障 缺乏必要的系统及数据安全防护措施 其他污染ll 上业污染li 生活污染 污染源管理 水情信息il 入河排污 野 情况1 河流水质 污染物 排放量 小于水 体