1、 本科生毕业论文开题报告 课题名称 某园区景观水体水质变化趋势研究 学院名称 环境科学与工程学院 专业名称 环境工程 学生姓名 指导教师 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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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，
