天津大学本科生毕业论文

本科生毕业论文学院环境科学与工程专业环境工程年级2009级姓名赵加斌指导教师彭森2013年6月14日本科生毕业论文任务书题目：天津市某园区景观水体水质变化趋势研究学生姓名赵加斌学院名称环境科学与工程专业环境工程学号3009214111指导教师彭森职称讲师一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等）景观水体是城市水环境中的一个重要组成部分，在改善人文环境、提升城市品位、促进经济发展等方法方面能够发挥重要作用。由于高强度人类活动影响和景观水体的自我调节机能薄弱，导致当前城市景观水体富营养化和水质恶化现象严重，。如何科学分析与预测景观水体的水质变化趋势，定位影响其水质变化的关键因素，为当前亟待解决的问题。本课题是指导教师承担的“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”课题的一部分，充分分析、借鉴了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，在对景观水体进行调研、水质监测的基础上，对景观水体水质变化规律和变化趋势进行分析与预测，并对涉及到的有关问题进行研究。该选题我们已有一定的工作基础，并具备进行科研的条件。这一选题既可满足教学要求，同时也适合本科生毕业设计的科研选题。其主要内容有：（1）收集与整理研究区域内的现状资料；（2）搜集整理相关文献资料，分析各种水质模拟方法的原理、特征以及适用范围等；（3）对研究区域内的景观水体进行水质监测，对现状水质进行评价；（4）对影响景观水体水质的相关因素进行分析、筛选与比较；（5）采用2-3种数学方法，对景观水体水质变化情况进行模拟，分析水质变化规律，掌握区域内的景观水体的水质变化趋势；（6）在掌握水质变化趋势基础上，经过合理分析与方案比选，提出景观水体的水质保持方案。学生要调查、搜集拟研究区域内气象、水文以及规划、建设情况资料；基于该区域实际资料，采用2-3种方法对景观水体的水质变化趋势进行预测，并得到水质变化趋势图；提出切实可行的景观水体水质保持方案。二、参考资料:[1]LawrenceAB．TheWaterEnvironmentofCities[M]．NewYork：Springer-VerlagNewYorkInc，2010：125-130．[2]郭迎庆．城市景观水体的污染控制和修复技术[J]．环境科学与技术，2005，28(supp)：148-150．[3]宋英伟．城市景观水体生境改善技术与机理研究[D]．上海：华东师范大学，2009：1-4．[4]王秀朵．北方缺水城市景观水体污染控制[J]．给水排水，2011，37(7)：1-3．[5]李安峰，潘涛．水体富营养化治理与控制技术综述[J]．安徽农业科学，2012，40(16)：9041-9044．[6]CoxBA．Areviewofcurrentlyavailablein-streamwater-qualitymodelsandtheirapplicabilityforsimulatingdissolvedoxygeninlowlandrivers[J]．TheScienceoftheTotalEnvironment，2003，314(1)：335-377．[7]樊敏，顾兆林．水质模型研究进展及发展趋势[J]．上海环境科学，2010，29(6)：266-271．[8]FuG，ButlerD，KhuS．Theimpactofnewdevelopmentsonriverwaterqualityfromanintegratedsystemmodellingperspective[J]．ScienceofTheTotalEnvironment，2009，407(4)：1257–1267．[9]USEPA．GuidanceontheDevelopment,Evaluation，andApplicationofEnvironmentalModels[Z]．USEnvironmentalProtectionAgency，2009：19-3．[10]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，2002，24(2)：109-115．[11]宋华兵，张新政．内嵌神经网络的不确定水质模型研究[J]．水资源与水工程学报，2008，19(1)：12-14．[12]StowCA，RoesslerC．ComparisonofEstuarineWaterQualityModelsforTotalMaximumDailyLoadDevelopmentinNeuseRiverEstuary[J]．JournalofWaterResourcesPlanningandManagement，2003，129(4)：307-314．[13]BrownLC，BarnwellTO．TheenhancedstreamwaterqualitymodelsQUAL2EandQUAL2E-UNCAS：documentationandusermanual[Z]．USEnvironmentalProtectionAgency，1987．[14]WoolTA，AmbroseRB，MartinJL，etal．TheWaterQualityAnalysisSimulationProgram，WASP6，DraftUsers’Manual[Z]．USEnvironmentalProtectionAgency，2001：1-3．[15]ChapraSC，PelletierGJ，TaoH．QUAL2K：AModelingFrameworkforSimulatingRiverandStreamWaterQuality，Version2.11：DocumentationandUsersManual[Z]．CivilandEnvironmentalEngineeringDeptartment，TuftsUniversity，2008：3-4．三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）（一）内容与要求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、编写研究报告（毕业论文），其中要对研究内容、方法和技术路线进行说明，详细说明模型建立和模拟过程。用实际数据考核模型与程序并进行分析，有数据有图表；8、要求用计算机绘制区内的水质变化趋势图。（二）成果1、研究区域的水质模型，实例模拟计算结果与分析等2、一套完整实例资料3、研究报告(毕业论文)4、有关详图和附表说明5、外文文献资料译稿一份(5000汉字)指导教师（签字）年月日审题小组组长（签字）年月日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赵加斌指导教师彭森一、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。二、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。三、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]。四、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）编写研究报告（毕业论文），其中要对研究内容、方法和技术路线进行说明，详细说明模型建立和模拟过程。用实际数据考核模型与程序并进行分析，有数据有图表；（8）用计算机绘制区内的水质变化趋势图。2、研究方法和手段本课题主要包括调研与水质监测、水质评价、水质模型的建立和水质保持方案的设计四个部分。首先，搜集、分析和整理天津大学校园景观水体的气象、水文等情况，并对校园景观水体进行水质监测，水质监测内容