文档介绍：天津大学本科生毕业论文开题报告
课题名称
天津市某园区景观水体水质变化趋势研究
学院名称
环境科学与工程
专业名称
环境工程
学生姓名

指导教师

课题的来源及意义
本课题是“绿色校园可持续的水循环模式构建和重点污染源消减技术”课题的部分研究内容,拟定以天津大学校园景观水体作为研究对象,开展景观水体水质变化趋势的研究。
随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高,人造湖泊、人造景观湖和景观河道等景观水体作为一种可以调节气候、美化环境、陶冶情操的“元素”,在越来越多的城市开始出现。然而,大多数景观水体都是静止或者流动性较差的缓流水体[1],自身的净化能力差,同时居民的生活污水、雨水和生活垃圾不断排入其中,致使景观水体的富营养化和水体污染现象严重。
景观水体的水质变化趋势研究主要通过水体水质的监测、污染物在水中迁移、扩散的规律与各个水环境内部因子之间相互关系的研究,确定引起水质变化的关键因素[2],并对景观水体水质变化趋势做出预测。同时,景观水体的水质变化趋势研究能为景观水体的水质评价、水环境容量的确定、富营养化与污染控制和水环境的管理规划[3]提供科学的依据,实现景观水体水资源的综合利用和可持续发展。
国内外发展状况
自1925年Streeter和Phelps研究了水体中BOD与DO之间的变化关系,并提出BOD一DO水质模型[3]以来,研究水体水质变化的序幕就此揭开。特别在上个世纪六七十年代,水质变化趋势和预测的工作就有了很大的发展,一些研究者如:Vollenweider、Dillon等深入研究了景观水体的富营养化与水体中营养物质之间的关系[1]。在七八十年代,美国在景观水体水质变化趋势及预测方面取得了巨大的研究成果,研发了许多用于水质变化与预测的模型,如WRMMS模型以及动态水质模型WASP。从八十年代以来,伴随着发达国家对水体面污染源的控制,水体的面源污染得到了很好的控制,大气中的污染物成为影响水质的重要污染要素。在这个时期,产生了QUAL系列模型和动态WASP模型[4]。同时伴随着计算机技术的不断发展和创新、数学理论的不断突破和进步,多种新的技术方法被应用到水质模型中,如随机数学、模糊数学、人工神经网络与3S技术,
并且由此建立了较为成熟的水质模型与预测体系。总的来说,水质模型沿着研究范围、变量、网格不断增加的方向发展,并且可以分为两个种类:一个是非机理性的水质模型,另一个是机理性的水质模型[3]。同时借助计算机技术、最新的数学理论和3S技术,水质模型得到了不断创新与发展。
在我国,景观水体的水质变化研究相对起步较晚。由于绝大部分的景观水体缺少数据资料,自然对景观水体内部各因子的变化过程与规律难以掌握。当然,这就更难实现建立景观水体水质模型和预测体系的目标。直到七五期间,国家环保总局才对我国境内的20多个代表性的湖泊进行探讨和调查工作,获得了较多、较高水平的水体数据资料。在深入研究水体富营养化的变化趋势之后,提出了评价水体富营养化的3个方法,即营养度指数法、营养状态指数法和评分法[1]。
进入21世纪,国内一些研究学者在研究了水体水质变化规律之后,借助计算机强大的计算功能,利用最新的数学理论,提出了多种水质评价方法和水质模型:如李广源等研究了基于最小一乘法的多元线性回归预测模型[5],成功预测了 2010 年洞庭湖富营养化评价指标值;李祎泳等研究了投影寻踪回归(PPR)的富营养状态的综合指数预测模型,并在优化后得到了适用于太湖的富营养化综合指数的 PPR 预测模型[6];陈毓龄等研究了浅水水体的水动力生态水质模拟模型[7],模拟精度良好,最终对滇池 1988 年度的富营养化程度进行了判别;侯君等选用含三层网络结构的 BP 神经网络来模拟景观水体的富营养化状况,通过软件 MATLAB 编写了 BP 神经网络训练和测试程序,成功的预测了水体中叶绿素 a 的含量[8]。这些研究和结论的出现,对国内景观水体水质变化研究起到了很好的指导作用。
本课题的研究目标
本课题以天津大学校园景观水体为研究对象,对其进行调研和水质监测,并借鉴国内外已有的研究成果,运用环境工程和数学模型的原理和方法,对景观水体水质变化规律和变化趋势进行分析与预测,并提出景观水体的水质保持方案[9]。
研究内容、研究方法、研究手段
1、研究内容
本文的主要研究内容包括:
(1)调研、查阅有关研究文献资料;
(2)搜集、分析、整理研究区域景观水体的有关资料(气象、水文、水质、排水雨水系统规划建设等);
(3)进行水质监测与水质评价;
(4)应用2-3种数学方法建立景观水体水质模型;
(5)利用水质模型,研究景观水体的水质模拟方法,预测水质变化趋势;
(6)设计1套景观水体水质保持方案;
(7)编写研