[01285665]天津市近海水环境容量计算与污染物总量控制的研究

“天津市近海水环境容量计算与污染物总量控制的研究”是天津大学承担研究的天津市自然科学基金项目。

该项目综合运用系统工程、应用数学、地统计学等学科的理论方法，创新性的完成了天津市近海水环境容量计算与污染物总量控制的研究。

首先，采用灰色系统理论对研究海域内的监测站位进行关联分析，计算站位之间的B型关联度，建立了关联度矩阵和关联度排序矩阵，采用k-means方法将研究海域分成了三个管理区域，得出了近岸海域的优化分区管理的思想。

然后，根据陆源入海水体的信息，成功地采用神经网络法预测监测站位的COD值，采用BayesIan自动正则化技术解决了模型的过拟合问题，首次采用FourIer级数对监测数据序列进行拟合，并创新性的将上述预测结果采用由各自log-logIstIc概率密度确定的权重进行组合预测，实现各水质指标的平均预测误差控制在30﹪以内。

其次，以批处理SOM算法和MATLAB环境下的SOM工具箱为工具，编制了近海水质评价软件，通过SOM的训练，将高维的监测数据转化成二维图形显示，结合环境科学理论，将监测数据分为5种污染类型，实现了图形化的监测数据的追踪和归类。

再次，采用地统计学原理分析了近岸海域污染物浓度的空间结构特征，在试验变异函数曲线的基础上，采用三种理论模型对其进行了拟合，通过普通克里格插值成功实现了对于整个研究海域的污染物浓度估值，并结合GIS软件的地图代数运算的功能，确定研究海域的最不利区域，依据质量守恒原理，最终确定了其在最不利条件下的水环境容量。

最后，在上述研究结论基础上，借鉴水质管理WQM和海岸带综合管理（Integrated Coastal Zone Management，ICZM）的理论思想，综合运用环境管理、环境经济学、最优化理论等学科知识，建立了基于环境基尼系数的近海水污染总量区县分配模型和污染源优化分配模型，提出了有利于天津市近海水污染总量控制的数学模型和方法体系，最终实现对近海水环境管理的决策支持。

该项目的研究完全立足于环境管理部门掌握的监测数据，避免了机理性研究对基础数据和实验力度的苛刻要求，节约了科研和环境管理成本，体现了一定的经济效益和社会效益，有利于提高近海环境管理水平，值得在其它地区的近海管理中推广，并促进了交叉学科的发展和应用。