本课题依托于国家水体污染控制与治理科技重大专项淮河项目“南四湖退化湿地生态修复及水质改善技术与示范课题”（编号为2009ZX07210-009）中的子课题“水质水量调度方案的研究”。本研究从复杂性系统的观点出发，以系统理论、系统科学为基础，以系统模型为手段，以南四湖新薛河人工湿地为研究对象，针对人工湿地水质模型建立过程中存在的数据缺失问题，通过对虚拟数据构建方法的理论研究，运用Origin软件，采用非线性函数拟合法，分季节对新薛河人工湿地的实验数据进行了虚拟构建，解决了人工湿地预测模型建立过程中数据不足的问题。研究过程中，本文首先对虚拟数据的构建方法进行了理论研究，分析了插补法、对比分析法、填补法、函数拟合法以及建模法的构建机理，为后续湿地预测模型中虚拟数据的建立提供了重要的理论基础。然后，选定函数拟合法，以新薛河人工湿地为研究对象，建立了新薛河2009年缺失月份水量和水质的虚拟数据。最后，对虚拟获得的数据进行验证，通过与实测数据的对比分析，验证了通过此法获得虚拟数据的可行性以及准确性。本课题组成员，前期根据新薛河人工湿地和小沙河人工湿地两湿地系统的相似性和差异性，建立了小沙河人工湿地模型的虚拟数据库，并利用该数据库建立了该湿地的水质预测模型。但在课题研究过程中，发现小沙河人工湿地虚拟数据的获得方法不够成熟，具有一定的局限性，该问题会导致所建模型的预测值与实际值间的误差偏大，从而降低模型的准确性及实用性，而且极有可能影响网络的收敛性和精度。因此，本文针对这一问题，对虚拟数据构建方法进行了进一步系统的理论研究。本文的创新之处主要是：针对人工湿地水质预测模型建立过程中存在的数据缺失问题，本文通过对虚拟数据进行理论方法的探讨研究，选用函数拟合法构建虚拟数据来解决数据不足问题，为人工湿地水质预测模型的建立提供重要的数据基础，同时，通过虚拟数据对数据样本的丰富，进一步提高了模型建立的准确性和精度。该研究方法为解决人工湿地数据缺失问题提供了参考。本文获得的研究成果如下所述：（1）对虚拟数据的构建机理进行了理论研究。从理论上探讨了虚拟数据的构建方法，分别对插补法、对比分析法、填补法、函数拟合法以及建模法进行了探讨，分析各方法的特点、应用方法及研究状况，为后续湿地预测模型中虚拟数据的建立提供了重要的理论基础和方法基础。（2）运用Origin软件，采用非线性函数拟合法，分季节对新薛河人工湿地的实验数据进行了虚拟构建，分别虚拟构建了2009年缺失月份2月、4月、6月、9月以及11月的进水水量以及进出水水质数据，虚拟的数据结果为后续人工湿地建模提供了丰富的样本数据，解决了数据不足的问题，同时可以提高模型建立的精度以及准确性。（3）运用新薛河人工湿地2009年9月份和11月份的监测数据对虚拟数据进行了验证，验证结果显示，各监测指标中除氨氮的相对误差较大外，其余各监测指标的相对误差较小，氨氮的绝对误差也很小，拟合效果也较好，而氨氮相对误差较大的原因，主要是由于氨氮本身的数量级较小，约为10-1，使得求得的虚拟值与实测值在绝对误差较小的前提下，其相对误差仍然较大。