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湘江作为洞庭湖水系最大的河流,既是流域主要饮用水源地,又是沿江城市的重要纳污水体,是湖南经济社会发展的重要命脉。湘江运输业及沿江工业的发展,使湘江发生重金属污染突发事件的频率增加,使得湘江突发事件重金属水质模型的需求日趋迫切,然而目前对突发事件重金属水质的模拟还集中于一维情形,二维模型只有理论模型,而实际求解困难并且可视化程度不高,根据国家“十一五”重大科技专项中的《国家水体污染控制与治理科技项目》的《湘江水环境重金属污染整治关键技术研究与综合示范》课题,本文结合湘江的实际情况,对湘江重金属突发事件水质模拟与预警进行研究,通过简化基本模型,推导出适用于湘江重金属迁移扩散的一维和二维动态水质模型,并研究了一维模型的有限差分法求解和二维模型的有限元法求解,获得了一维模型和二维模型的数值解。针对湘江水环境的实际需求,开展了对湘江重金属突发污染事件水质模拟预测系统的需求和目标分析,采用UML建模技术,对系统总体结构、开发模式、功能结构体系以及数据库进行了详细设计,基于GIS技术、计算机网络技术和数据库技术,以ArcSDE为空间数据引擎,以Oracle9i为后台数据库,通过Matlab7.5进行重金属迁移扩散的一维和二维动态水质模型求解,在.NET平台上利用ArcGISEngine9.2进行组件式二次开发,将模型与GIS进行有机集成,研究开发了C/S模式的湘江重金属突发污染事件水质模拟预测系统,进而实现了湘江重金属水质模拟预测的动态可视化表达。本系统通过交互式操作,实现重金属污染事故和突发事件(非常规)监测数据的管理以及各种空间信息和数据的查询和统计,以水质可视化模型和电子地图结合的形式,反映重金属突发污染事件后污染带的时空变化与趋势、污染带波及的范围及其污染程度,为有效控制湘江流域重金属污染和应急处置方案的制定提供决策支持。