河流水质管理决策支持系统应用研究
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摘要
决策支持系统是以信息技术为手段，应用决策科学及有关学科的理论和方法，针对某一类型的半结构化和非结构化的决策问题，通过提供背景材料、协助明确问题、修改完善模型、进行分析比较等方式，为管理者作出正确决策提供帮助的人机交互信息系统。
近年来，随着东江流域社会经济的迅速发展，排入东江的污染物逐年增加，建立东江水质管理决策支持系统是实现该地区经济建设与环境保护协调发展的迫切需要。本文试图建立东江水质预测和评估模型，实施该流域水质管理决策支持系统，从而提高该流域水质管理与决策的水平，更好地保护和利用东江水资源，为其他地区的水质管理支持系统的开发与应用提供有益的参考。
本课题的主要研究内容是应用基于L-M算法的BP神经网络模型进行水质预测，并结合东江的实测数据进行了初步探讨，给出仿真结果。采用几种常用的水质评价方法进行效果对比，在对灰色聚类方法进行详细分析的基础上，应用等斜率灰色聚类决策方法，对东江惠州段部分断面的水质数据进行评价计算。使用C++ Builder5和SQL Server2000等开发工具进行系统的软件开发，编写了相关的水质查询与水质评价程序。用户可以利用此系统实现基本的水质监测数据的查询和输出、水质评价分析。
Decision Support System (DSS) is a human- machine interactive information system, which apply the decision science theory and method to settle the consequential or half- consequential decision problem. It can help the manager to do the correct decision through providing the background material, helping to definitude the issue, amending the model, and so on.
In this recent year, with the rapid development of the social economy along the DongJiang drainage area, the contamination drain into the DongJiang River is increasing rapidly year after year. It's very urgently to establish the water quality management decision Support System of the DongJiang drainage area. The author tries to establish the DongJiang River forecast and evaluation model to give the reference for decision Support System of other area.
The main study content of this paper is using BP-NN model which based on the L-M method to predict the water quality of DongJiang River, and giving the related algorithms and simulation results. Some methods of evaluation water quality are studied, which are often used in water quality management. An example of estimating DongJiang cross-section is brought forward, which is using the isogradient obscure clustering method. Software is developed with some tools such as C++ Builder5 and SQL Server2000. Database management sub-system, which can query and export data from database of servers. And a water quality model-base is established. In this system, user can compute the parameters of water quality and analyze their changes.
近年来，随着东江流域社会经济的迅速发展，排入东江的污染物逐年增加，建立东江水质管理决策支持系统是实现该地区经济建设与环境保护协调发展的迫切需要。本文试图建立东江水质预测和评估模型，实施该流域水质管理决策支持系统，从而提高该流域水质管理与决策的水平，更好地保护和利用东江水资源，为其他地区的水质管理支持系统的开发与应用提供有益的参考。
本课题的主要研究内容是应用基于L-M算法的BP神经网络模型进行水质预测，并结合东江的实测数据进行了初步探讨，给出仿真结果。采用几种常用的水质评价方法进行效果对比，在对灰色聚类方法进行详细分析的基础上，应用等斜率灰色聚类决策方法，对东江惠州段部分断面的水质数据进行评价计算。使用C++ Builder5和SQL Server2000等开发工具进行系统的软件开发，编写了相关的水质查询与水质评价程序。用户可以利用此系统实现基本的水质监测数据的查询和输出、水质评价分析。
Decision Support System (DSS) is a human- machine interactive information system, which apply the decision science theory and method to settle the consequential or half- consequential decision problem. It can help the manager to do the correct decision through providing the background material, helping to definitude the issue, amending the model, and so on.
In this recent year, with the rapid development of the social economy along the DongJiang drainage area, the contamination drain into the DongJiang River is increasing rapidly year after year. It's very urgently to establish the water quality management decision Support System of the DongJiang drainage area. The author tries to establish the DongJiang River forecast and evaluation model to give the reference for decision Support System of other area.
The main study content of this paper is using BP-NN model which based on the L-M method to predict the water quality of DongJiang River, and giving the related algorithms and simulation results. Some methods of evaluation water quality are studied, which are often used in water quality management. An example of estimating DongJiang cross-section is brought forward, which is using the isogradient obscure clustering method. Software is developed with some tools such as C++ Builder5 and SQL Server2000. Database management sub-system, which can query and export data from database of servers. And a water quality model-base is established. In this system, user can compute the parameters of water quality and analyze their changes.
引文
[1]刘鸿亮，韩国刚，严济民等．中国水环境预测与对策概论．中国环境科学出版社，1988：1～2
[2]韩守江，候春艳，东迎新等．关于水环境和水环境问题的思考．哈尔滨师范大学自然科学学报，2000，Vol．16(5)：105～108
[3]王祥荣．生态与环境城市可持续发展与生态环境调控新论．东南大学出版社，2000：43～45
[4]刘昌明，陈志恺．中国水污染状况(中国水资源现状评价和供需发展趋势分析)，中国水利水电出版社，2001：12～52
[5]谢永明．环境水质概论．中国科学技术出版社，1996：55～92，270
[6]曾凡棠，黄水祥．珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型评述，海洋环境科学，2000．19(4)：46～50
[7]黄平．水环境管理决策支持系统的研究与应用．中山大学学报(自然科学版)，2000．Vol．39(3)：97～101
[8]Simon, H. The New Science of Management Decision, Prentice～Hall,1977
[9]Anthony, R. N. Planning and Control SyStems: A Framework for Analysis, Harvard University Graduate School of Business, 1965
[10]马芸生，杜俊俐．决策支持系统与智能决策支持系统．中国纺织出版社，1995：25～30
[11]陈文伟．决策支持系统及其开发(第二版)．清华大学出版社／广西科学技术出版社，2000：89～100
[12]高洪深．决策支持系统(DSS)理论·方法·案例(第二版)．清华大学出版社／广西科学技术出版社，2000：1～3，13～17，25～28，38～50
[13]黄梯云．智能决策支持系统．电子工业出版社，200l：12～15
[14]Keen P.G.W and Scot Morton M.S. Decision Support System. Addison Wesley, 1978
[15]Bonezek R.H Holsapple C.W. and Winston A.B. Foundations of Decision Support Systems. Academic Press,[98].
[16] Pomeril J.Ch. Cognition and decision: about some recent results in neurobiology. Rapport LAFORIA 97/5,1997
[17]罗清吉．平原河网地区水环境管理决策支持系统研究．河海大学硕士学位论文，2001
[18]赵学民．长江江苏段水资源供需决策支持系统研究，河海大学博士学位论文．2000
[19]太湖流域水资源保护局．太湖流域片水资源保护规划技术细则．1999
[20]赵永军．决策支持系统在太湖流域防洪中的应用研究．河海大学博士学位论文．1998
[21]张洁，胡运权．决策支持系统研究基础及发展趋势．哈尔滨工业大学学报，1999．31(6)：38～40
[22]陈文伟．智能决策技术[M]．北京：电子工业出版社，1998．6．
[23]曾珍香．决策支持中心～DSS的发展趋势[J]．系统工程与电子技术，Vol．22,No．22000．
[24]赵玉华，傅金祥，孙凤梅．白石水库有机污染数学模拟预测研究[J]．环境工程，2002．20(1)：64～67
[25]侯国祥，翁立达，叶闵等．三峡水库重庆库区水质预测[J]．长江科学 院学报，2002．19(1)：13～16
[26]魏文秋，孙春鹏．神经网络水质预测模型[J]．中国农村水利水电，1996(2)：26～29
[27]郭宗楼，马帆．河流水质预测的因素状态网络模型研究[J]．环境科学研究，2001．14(1)：45～48
[28]李博之．鄱阳湖水体污染现状与水质预测、规划研究[J]．长江流域资源与环境，1996．5(1)：60～66
[29]胡惠彬．GM(1，1)模型在地表水浓度预测中的应用[J]．中国环境监测，1993．9(4)：45～46
[30]郭原，徐宏亮．水质变化灰色预测方法的探讨[J]．中国环境监测，1996．12(2)：42～43
[31]戴志军，彭晓春，黄鹄．灰色模型理论在河流水污染预测中的应用[J]．
环境保护，2002(1)：28～29
[32]李如忠，王超．灰色动态模型群法在河流水质预测中的应用初探．中国农村水利水电，2003(1)：76～78
[33]傅国伟，程声通．水污染控制规划[M]，北京：清华大学出版．1985
[34]郭劲松，李胜海，龙腾锐．水质模型及其应用研究进展[J]．重庆建筑大学学报，2002．4(2)：109～115
[35]M.D Stewart,P D Bates.Modeling the Spatial Variability in Floodplain Soil Contamination During Flood Events to Improve chemical Mass Balance Estimates. Hydrological Processes, 1998,Vol. 12(8): 1233～1255
[36]R H Fraser, P.K Batten.Predicting Stream Pathogen Loading from Livestock Using a Geographical Information System Based Delivery Model.journal of Environment Quality, 1998, Vol.27(4): 935～945
[37]谢永明．环境水质概论．中国科学技术出版社，1996：55～92，270
[38]李彦武．广州潮汐河网水质预测数学模型研究．环境科学研究，1992．5(2)：8～15
[39]马蔚纯，陈燕．运用系统工程方法对苏州河进行整治．上海环境科学，1998．Vol．17(6)：7～8，20
[40]李清浮，胡国华．黄河孟花段水质模型的建立．水资源保护，1997．Vol．4(1)：16～19
[41]王平，雒文生．沙颍河流域降雨径流污染预报模型的研究．上海环境科学，1998．Vol．17(7)：20～23
[42]郭怀成等．流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用—不确定性模糊多目标规划模型．中国环境科学，1998．Vol．18(6)：510～513
[43]姚琪．水污染控制决策支持系统在南通河网的应用．水资源保护，1997．Vol．4(1)：8～11
[44]丁训静等．太湖流域水质模拟研究．水资源保护，1998．Vol．5(1)：10～14，62
[45]张新政．滞后复合系统的稳定与变结构控制．华南理工大学博士论文，1999：124～133
[46]张新政，曹绍杰，李莹，滞后水流域大系统的污染控制．第三届全球
智能控制与自动化大会(WCICA”2000)论文集，中国科技大学出版社．2000：2047～2051
[47]张新政，张宇羽．东江流域滞后大系统污染的预测控制．广东省系统工程学会2001年年会论文集，2001：132～138
[48]李莹，杨宜民，张宇羽等．东江惠州段分布滞后水质模型的建立．广东工业大学学报，2001．Vol．18(3)：12～16
[49]李莹，邹经湘，张新政等．河流水质的预测模型研究．系统仿真学报，2001．Vol．13(2)：39～142
[50]李莹，邹经湘，张宇羽等．自适应神经网络在水质预测建模中的应用．系统工程，2001．Vol．19(1)：89～93
[51]李进．数学模型在河流水质预测中的应用．东北水利水电．1995年
[52]刘永清，唐功友．大型动力系统的理论与应用(卷3)．华南理工大学出版社，1992：209～293
[53]傅目伟等，水污染控制规划[M]．北京：清华大学出版社．1985：185～187
[54]Tzyb～Jong Tarn,et al. Periodic output feedback stabilization of neural sustems[J].IEEE Transactions on Automatic control. 1996,41(4): 511～521
[55]张继萍，吴项贤．人工神经网络在道路交通嗓声预测中的应用[J]．环境科学学报，1998．18(5)：471～477
[56]阎平凡，张长水等．人工神经网络与模拟进化计算．北京：清华大学出版社．2000
[57]T.R. Neclakantam, N. V. Pundarikanthan. Neural network-based simulation-optimization model for reservoir operation [J]. Journal of water resources planning and management, 2000.126 (2):57～64
[58]Bin Zhang. Predietion of water runorff using Bayesian concept and neural network[J].Water resources research,2000,36(3):753～762
[59]Vladan Babovic. Neural network as routing for error numerical models[J] .Journal of hydraulic engineering, 2001,127(3): 181～193
[60]徐丽娜．神经网络控制．哈尔滨工业大学出版社，1999：
12～18．123～129
[61]闻新，周露等．MATLAB神经网络应用设计，科学出版社．2000．9
[62]郭劲松，霍国友，龙腾锐．BOD—DO耦合人工神经网络水质模拟的研究．环境科学学报，2001．3(21)
[63]叶常明．水污染理论与控制．学术书刊出版社，1989：24～33，108～113，171～196
[64]刘国东，丁晶．水环境中不确定性方法的研究现状与展望[J]．环境科学进展，1996．4(4)：46～51．
[65]李新军．计算机在模糊数学法环境质量评价中的应用[J]．环境保护，1998．(6)：26～28．
[66]吴雅琴．水质灰色关联评价方法[J]．甘肃环境研究与监测，1998．11(3)：24～27．
[67]李峰，邓聚龙．灰色系统理论的发展概况．信息与开发，2000(3)：6～9
[68]宋印胜．综合指数法在地下水环境质量评价中的应用探索．山东地质情报．199 1(3)．22～26
[69]谷朝君，潘颖．内梅罗指数法在地下水水质评价中的应用及存在问题．环境保护科学．2002，28(1)．45～47
[70]张宇羽．水质预测与评价管理决策支持系统研究．广东工业大学硕士学位论文．2002．4：43～45．
[71]慕金波等．灰色聚类法在大气环境质量评价中的应用．环境科学，1991．2：86～89
[72]张松滨．共斜率灰色聚类法与土壤环境质量评价．农业环境保护．1991．10：80～83
[73]陆洲，夏秋颖．等斜率灰色聚类法在地面水环境质量评价中的应用．环境保护科学 (26)．2000．10
[74]郭劲松，王红，龙腾锐．水资源水质评价方法分析与进展．重庆环境科学，1999．12
[2]韩守江，候春艳，东迎新等．关于水环境和水环境问题的思考．哈尔滨师范大学自然科学学报，2000，Vol．16(5)：105～108
[3]王祥荣．生态与环境城市可持续发展与生态环境调控新论．东南大学出版社，2000：43～45
[4]刘昌明，陈志恺．中国水污染状况(中国水资源现状评价和供需发展趋势分析)，中国水利水电出版社，2001：12～52
[5]谢永明．环境水质概论．中国科学技术出版社，1996：55～92，270
[6]曾凡棠，黄水祥．珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型评述，海洋环境科学，2000．19(4)：46～50
[7]黄平．水环境管理决策支持系统的研究与应用．中山大学学报(自然科学版)，2000．Vol．39(3)：97～101
[8]Simon, H. The New Science of Management Decision, Prentice～Hall,1977
[9]Anthony, R. N. Planning and Control SyStems: A Framework for Analysis, Harvard University Graduate School of Business, 1965
[10]马芸生，杜俊俐．决策支持系统与智能决策支持系统．中国纺织出版社，1995：25～30
[11]陈文伟．决策支持系统及其开发(第二版)．清华大学出版社／广西科学技术出版社，2000：89～100
[12]高洪深．决策支持系统(DSS)理论·方法·案例(第二版)．清华大学出版社／广西科学技术出版社，2000：1～3，13～17，25～28，38～50
[13]黄梯云．智能决策支持系统．电子工业出版社，200l：12～15
[14]Keen P.G.W and Scot Morton M.S. Decision Support System. Addison Wesley, 1978
[15]Bonezek R.H Holsapple C.W. and Winston A.B. Foundations of Decision Support Systems. Academic Press,[98].
[16] Pomeril J.Ch. Cognition and decision: about some recent results in neurobiology. Rapport LAFORIA 97/5,1997
[17]罗清吉．平原河网地区水环境管理决策支持系统研究．河海大学硕士学位论文，2001
[18]赵学民．长江江苏段水资源供需决策支持系统研究，河海大学博士学位论文．2000
[19]太湖流域水资源保护局．太湖流域片水资源保护规划技术细则．1999
[20]赵永军．决策支持系统在太湖流域防洪中的应用研究．河海大学博士学位论文．1998
[21]张洁，胡运权．决策支持系统研究基础及发展趋势．哈尔滨工业大学学报，1999．31(6)：38～40
[22]陈文伟．智能决策技术[M]．北京：电子工业出版社，1998．6．
[23]曾珍香．决策支持中心～DSS的发展趋势[J]．系统工程与电子技术，Vol．22,No．22000．
[24]赵玉华，傅金祥，孙凤梅．白石水库有机污染数学模拟预测研究[J]．环境工程，2002．20(1)：64～67
[25]侯国祥，翁立达，叶闵等．三峡水库重庆库区水质预测[J]．长江科学 院学报，2002．19(1)：13～16
[26]魏文秋，孙春鹏．神经网络水质预测模型[J]．中国农村水利水电，1996(2)：26～29
[27]郭宗楼，马帆．河流水质预测的因素状态网络模型研究[J]．环境科学研究，2001．14(1)：45～48
[28]李博之．鄱阳湖水体污染现状与水质预测、规划研究[J]．长江流域资源与环境，1996．5(1)：60～66
[29]胡惠彬．GM(1，1)模型在地表水浓度预测中的应用[J]．中国环境监测，1993．9(4)：45～46
[30]郭原，徐宏亮．水质变化灰色预测方法的探讨[J]．中国环境监测，1996．12(2)：42～43
[31]戴志军，彭晓春，黄鹄．灰色模型理论在河流水污染预测中的应用[J]．
环境保护，2002(1)：28～29
[32]李如忠，王超．灰色动态模型群法在河流水质预测中的应用初探．中国农村水利水电，2003(1)：76～78
[33]傅国伟，程声通．水污染控制规划[M]，北京：清华大学出版．1985
[34]郭劲松，李胜海，龙腾锐．水质模型及其应用研究进展[J]．重庆建筑大学学报，2002．4(2)：109～115
[35]M.D Stewart,P D Bates.Modeling the Spatial Variability in Floodplain Soil Contamination During Flood Events to Improve chemical Mass Balance Estimates. Hydrological Processes, 1998,Vol. 12(8): 1233～1255
[36]R H Fraser, P.K Batten.Predicting Stream Pathogen Loading from Livestock Using a Geographical Information System Based Delivery Model.journal of Environment Quality, 1998, Vol.27(4): 935～945
[37]谢永明．环境水质概论．中国科学技术出版社，1996：55～92，270
[38]李彦武．广州潮汐河网水质预测数学模型研究．环境科学研究，1992．5(2)：8～15
[39]马蔚纯，陈燕．运用系统工程方法对苏州河进行整治．上海环境科学，1998．Vol．17(6)：7～8，20
[40]李清浮，胡国华．黄河孟花段水质模型的建立．水资源保护，1997．Vol．4(1)：16～19
[41]王平，雒文生．沙颍河流域降雨径流污染预报模型的研究．上海环境科学，1998．Vol．17(7)：20～23
[42]郭怀成等．流域环境系统不确定性多目标规划方法及应用—不确定性模糊多目标规划模型．中国环境科学，1998．Vol．18(6)：510～513
[43]姚琪．水污染控制决策支持系统在南通河网的应用．水资源保护，1997．Vol．4(1)：8～11
[44]丁训静等．太湖流域水质模拟研究．水资源保护，1998．Vol．5(1)：10～14，62
[45]张新政．滞后复合系统的稳定与变结构控制．华南理工大学博士论文，1999：124～133
[46]张新政，曹绍杰，李莹，滞后水流域大系统的污染控制．第三届全球
智能控制与自动化大会(WCICA”2000)论文集，中国科技大学出版社．2000：2047～2051
[47]张新政，张宇羽．东江流域滞后大系统污染的预测控制．广东省系统工程学会2001年年会论文集，2001：132～138
[48]李莹，杨宜民，张宇羽等．东江惠州段分布滞后水质模型的建立．广东工业大学学报，2001．Vol．18(3)：12～16
[49]李莹，邹经湘，张新政等．河流水质的预测模型研究．系统仿真学报，2001．Vol．13(2)：39～142
[50]李莹，邹经湘，张宇羽等．自适应神经网络在水质预测建模中的应用．系统工程，2001．Vol．19(1)：89～93
[51]李进．数学模型在河流水质预测中的应用．东北水利水电．1995年
[52]刘永清，唐功友．大型动力系统的理论与应用(卷3)．华南理工大学出版社，1992：209～293
[53]傅目伟等，水污染控制规划[M]．北京：清华大学出版社．1985：185～187
[54]Tzyb～Jong Tarn,et al. Periodic output feedback stabilization of neural sustems[J].IEEE Transactions on Automatic control. 1996,41(4): 511～521
[55]张继萍，吴项贤．人工神经网络在道路交通嗓声预测中的应用[J]．环境科学学报，1998．18(5)：471～477
[56]阎平凡，张长水等．人工神经网络与模拟进化计算．北京：清华大学出版社．2000
[57]T.R. Neclakantam, N. V. Pundarikanthan. Neural network-based simulation-optimization model for reservoir operation [J]. Journal of water resources planning and management, 2000.126 (2):57～64
[58]Bin Zhang. Predietion of water runorff using Bayesian concept and neural network[J].Water resources research,2000,36(3):753～762
[59]Vladan Babovic. Neural network as routing for error numerical models[J] .Journal of hydraulic engineering, 2001,127(3): 181～193
[60]徐丽娜．神经网络控制．哈尔滨工业大学出版社，1999：
12～18．123～129
[61]闻新，周露等．MATLAB神经网络应用设计，科学出版社．2000．9
[62]郭劲松，霍国友，龙腾锐．BOD—DO耦合人工神经网络水质模拟的研究．环境科学学报，2001．3(21)
[63]叶常明．水污染理论与控制．学术书刊出版社，1989：24～33，108～113，171～196
[64]刘国东，丁晶．水环境中不确定性方法的研究现状与展望[J]．环境科学进展，1996．4(4)：46～51．
[65]李新军．计算机在模糊数学法环境质量评价中的应用[J]．环境保护，1998．(6)：26～28．
[66]吴雅琴．水质灰色关联评价方法[J]．甘肃环境研究与监测，1998．11(3)：24～27．
[67]李峰，邓聚龙．灰色系统理论的发展概况．信息与开发，2000(3)：6～9
[68]宋印胜．综合指数法在地下水环境质量评价中的应用探索．山东地质情报．199 1(3)．22～26
[69]谷朝君，潘颖．内梅罗指数法在地下水水质评价中的应用及存在问题．环境保护科学．2002，28(1)．45～47
[70]张宇羽．水质预测与评价管理决策支持系统研究．广东工业大学硕士学位论文．2002．4：43～45．
[71]慕金波等．灰色聚类法在大气环境质量评价中的应用．环境科学，1991．2：86～89
[72]张松滨．共斜率灰色聚类法与土壤环境质量评价．农业环境保护．1991．10：80～83
[73]陆洲，夏秋颖．等斜率灰色聚类法在地面水环境质量评价中的应用．环境保护科学 (26)．2000．10
[74]郭劲松，王红，龙腾锐．水资源水质评价方法分析与进展．重庆环境科学，1999．12
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