水是人类赖以生存的重要自然和经济资源,近年来,随着人类活动对自然环境影响逐渐加强、极端气象水文事件日益增加,水污染事件频发,制约经济社会的可持续发展,威胁自然和生态环境的安全,已受到国家高度重视和专家学者广泛关注。本文以渭河流域典型水污染事件为研究对象,采用复杂性理论、数字地球、综合集成等理论和技术,通过高效的动态模拟仿真和过程可视的应急管理,为水污染事件科学应对提供理论参考和决策支持,降低灾害损失。论文主要工作和结论如下:(1)实现了水污染事件复杂性描述及多源信息融合。对水污染事件和水质模型进行复杂性分析,揭示了污染物在水体中的迁移转化规律,提出水污染事件污染物迁移过程和水质模型数值求解方法。采用数据集成中间件和多源信息融合等方法实现了海量水污染事件数据资源的采集、处理、集成与融合,建立水污染数据资源中心,在对水污染事件多源信息融合基础上,通过组件的方式为业务应用提供数据和信息服务。(2)提出了基于水利数字地球的水质模型耦合机制。采用数据集成、数据映射和信息融合等方法实现了水污染事件海量数据资源的高效整合、深度集成与有机融合,基于多源信息融合构建水利数字地球,采用瓦片金字塔服务及空间信息瓦片检索技术实现水污染事件相关的数据资源的三维可视化展示,基于空间一体化视域模型融合3S空间信息以及数字地球互操作服务,实现水污染事件多源数据资源、水质模型与数字地球的耦合,为水污染事件动态模拟仿真提供可视化服务环境。(3)开展了基于复杂Agent的水污染动态模拟仿真。在对水质数据进行拟合与加载基础上,对水污染事件所在河道进行三角网剖分,采用复杂性理论建立基于不规则三角网的水质Agent模型,对水质模型进行可视化描述;将元胞自动机应用到水污染事件模拟仿真中,设计了水质多智能体,采用多智能体对污染物运移过程进行表征;构建基于高性能网格的水污染动态模拟仿真一体化环境,采用网格计算将复杂的水污染事件模拟仿真过程进行分解。(4)搭建了面向水污染事件的应用支撑平台。基于综合集成提出面向水污染事件的信息服务模式,采用主题化描述、组件化开发、可视化仿真和知识化管理等现代信息技术,搭建了面向水污染事件的应用支撑平台,提出了应用支撑平台的体系结构和应用开发流程,提供了面向水污染事件的综合集成服务,为水污染事件动态模拟仿真和应急管理提供高效便捷、扩展性较好和过程可视的应用服务。(5)提供了水污染事件模拟仿真与应急管理应用服务。以渭河流域典型水污染事件为例开展应用研究,基于水利数字地球三维可视化环境实现水污染事件和数字地球三维可视化环境融合,水污染事件信息标示,水污染事件流场造型及可视化表现,水污染运移模拟仿真和水污染事件应急管理辅助决策等服务。基于综合集成应用支撑平台开展水污染事件实验模拟与应急调度,提出流程化、模块化、预案化和一体化四种应急管理模式,面向水污染事件提供应用服务和决策支持。