5.6.3.1 研究区概况
浑河发源于清原县滚马岭，总面积12 746 km2，总评价河长310 km，代表性河段18个，其中干流河长288 km，代表性河段10个；支流河长22 km，代表性河段8个。
图5－27 水质模型
（1）枯水期水质
干流：北口前河段，1997年为Ⅳ类，1998年和1999年均为Ⅴ类。北杂木，1997年和1998年为Ⅱ类，1999年为Ⅲ类，水质尚好；大伙房水库3个水文年全部达到了Ⅱ类，水质较好；抚顺和东陵大桥3个水文年均为Ⅴ类；浑河在进入沈阳后的浑河大闸、黄腊坨桥和邢家窝铺3个水文年均为超Ⅴ类。主要超标项目为NH3－N、CODMn、BOD5、挥发酚和DO，其中，前4项最大超标倍数分别为24.4、1.8、10.0、13.0。污染物最严重的河段为黄腊坨桥段。
支流：所监测的东洲河和李石河3个水文年均为Ⅴ类和超Ⅴ类水质。主要超标项目为NH3－N、CODMn、BOD5、挥发酚和DO，其中前4项最大超标倍数分别为4.9、1.6、4.1和74.8。两河污染最严重的主要发生在1997年，全部为超Ⅴ类。污染原因主要是接纳了抚顺的城市污水和工业污水。
（2）丰水期水质
干流：大伙房水库上游3个水文年水质尚好；大伙房水库水质较好，为Ⅱ类。抚顺段1997年、1999年为Ⅳ类，1998年为Ⅴ类；东陵大桥段1997年为Ⅴ类，而1998年、1999年达到Ⅲ类；浑河大闸和黄腊坨桥3个水文年仍为Ⅴ类和超Ⅴ类；邢家窝铺1997年、1998年为Ⅳ类，1999年为Ⅴ类。主要超标项目为NH3－N、CODMn、BOD5、挥发酚，其中最高超标倍数为8.0、0.3、1.6和3.0。污染最严重河段仍为黄腊坨桥段。
支流：所监测的东洲和李石河段3个水文年，除1998年东洲河段为Ⅳ类外，其余均为Ⅴ类和超Ⅴ类水质。主要超标项目为NH3－N、CODMn、BOD5、挥发酚、汞和DO，其中前5项最大超标倍数分别为2.1、0.2、2.0、16.8和5.2。污染最严重河段为李石河，1998年洪水期间为Ⅴ类，1997年和1999年均为超Ⅴ类。
（3）综合评价分析
从总体上看，浑河干流大伙房以下河段和所监测的支流水质较差。在3个水文年内基本上为Ⅴ类和超Ⅴ类水质。污染最严重的是黄腊坨子河段。浑河的污染主要是沿程接纳了未经任何处理的沈阳和抚顺两市的全部城市污水所致。
从年际上看，1998年要略好于1997年和1999年。其原因是1998年径流量要大于其他两年。浑河水质有进一步恶化的势头。
从季节上来看，丰水期水质要略好于枯水期，但趋势不明显，其原因是排入浑河的污水量较大，稀释效果不明显。
目前，环境数学模型的研究和应用已经比较成熟，建立了稳态模型和动态模型、确定性模型和不确定性模型，并在实际应用中取得了较好的效果，充分显示了水质模型计算能力强有力的特点。但是它对于空间数据的处理以及计算结果的显示输出方面还有很大难度。而GIS则恰恰相反，空间分析和空间数据管理是GIS的优势，它以环境模型提供一整套基于GIS逻辑原理的空间操作规范，用于具有空间分布特性的环境模型研究对象的迁移、扩散、动态变化及相互作用等。但GIS不能单独解决水质模拟计算问题。
GIS与水质模型的有机结合，使二者相互取长补短，一方面把GIS与水质模型结合，填补了GIS不能进行复杂算法的缺陷，并能充分发挥其空间数据管理、分析和显示的优势；另一方面，GIS的介入使水质模型的检验、校正更加容易，GIS的空间表现能力使水质模型的视觉效果有质的飞跃。
5.6.3.2 扩散模型集成方案
扩散模型与地理信息系统集成，对其扩散情况进行模拟分析，将结果直观输出，提出相应方案，辅助决策。另外，将扩散模型集成到系统中，可以极大地提高系统的空间分析和决策能力。系统模型库包括库区水污染、废弃物污染、缓冲区模型。根据用户需求以动态连接库（DLL）的形式向模型库发出请求调用模型，模型调用后系统将以以下方案运行，见图5－28。
5.6.3.3 环境模型集成实例分析（图5－29～图5－31）
以河流水环境污染评价模型为例分析，河流周围工业排污为主要的污染源，采用二维扩散模型预测库区附近居民点对库区水质的影响，模型如下：
式中：C（x，y）——坐标为（x，y）的污染带内污染物浓度，mg/L；(www.xing528.com)
C0——污水中污染物浓度，mg/L；
H——污染带平均水深，m；
Ex——横向扩散系数，m2/s；
u——平均流速，m/s；
图5－28 环境模型与系统的集成方案
图5－29 环境模型与系统的集成方案
q0——污水排放量，l/s；
x——离排污口的纵向距离，m；
y——排污口的横向距离，m。
通过用户交互界面调用水污染评价模型，设置模型参数横向扩散系数Ex、平均流速u和污水浓度C0；通过图形交互由排污口坐标与所要计算污染带的坐标可以确定二维坐标（x，y）；同时向数据库提取污染带平均水深H和目标居民点的人口密度等相关属性，然后将参数传递到模型库调用模型计算，计算结果存入数据库，并加载图形由用户界面显示扩散区、缓冲区，见图5－29～图5－32。
5.6.3.4 点污染源扩散的模拟
第Ⅰ阶段为垂向混合阶段，主要在水深方向混合，这一混合阶段的影响范围称为近区。污染物在近区的混合过程比较复杂，其水流方向的混合距离x相对较小，通常为排放处河流水深的几十倍至100倍。该距离主要取决于排污口位置、排放形式、河道水力学特以及污水与水体的物理和能量交换过程。
第Ⅱ阶段为掺混阶段，以垂向充分混合起至河流横向开始充分混合为止，水流方向混合距离x及浓度分布主要取决于源强、河流宽深及流态、流场的因素。
图5－30 沈阳市地理信息图
图5－31 应急模型沈阳市浑河基础图
再后来就是扩散缓冲阶段，随着河水的流动污染物浓度被稀释得越来越低，从图5－33中可以看出。
该系统通过一维水质模型形象地对污染源扩散范围、扩散区域进行模拟，使应急部门能尽快知道污染的范围，对水源地突发污染迅速做出应急保护措施，提高应急抢险工作的效率及能动性。
图5－32 沈阳市主要污染源及模拟浑河一段污染扩散图
图5－33 污染扩散模拟示意图
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