基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法及装置，该方法包括：获取用以表征研究区域管网径流的第一地理数据、表征研究区域管网参数的第二地理数据、表征研究区域河道分布的第三地理数据和表征研究区域河道水动力水质的第四地理数据；根据上述数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，得到截污工程实施前的水质、水量的第一输出数据；获取各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率及预设截污率的工程投资数据；根据上述数据调整EFDC模型并构建SWMM与EFDC第二耦合模型，得到截污工程实施后水质、水量的第二输出数据；根据第一输出数据、第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对截污工程的环境效应进行评估。

【技术实现步骤摘要】
基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法及装置
本专利技术涉及水环境治理工程领域，具体涉及一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法及装置。
技术介绍
截污工程是城市水环境治理，尤其是老城区雨污管道改造的常见工程。一般地，城市污水直排入河，容易造成河水发黑发臭、影响考核断面水质达标。为了减少或杜绝城市污水直排入河，可沿河铺设一定宽度和长度的管道(截污工程)，用于截流沿河生活污水或工业企业偷排漏排的污水，并根据水量和水质浓度计算污染负荷，设计一定的截污率，优先截留污染负荷较大的排污口，通过提升水体透明度和降低考核断面水质浓度来判断工程实施效果。在工程实施前，如何科学计算和设计截污率，提出优先控制的排污口清单、定量化污染物浓度变化和工程对污染物的削减量等，将对工程实施和造价具有一定的参考价值。在工程实施过程中，如何评估由于一些自然因素(降雨等)或者人为因素(污水偷排)等对考核断面水质的影响，也是工程实施的主要内容。因此，开展截污工程的环境效应评估将为工程实施和造价提供重要技术支撑和科学依据。目前，被使用于截污环境效应评估方法主要有：基于实测数据的后效果评估、基于污染负荷系数计算的污染减排效果评估、基于河道水环境数值模拟评估等。基于数据分析的后效果评估方法主要是通过分析工程实施后，水体水质变化程度评价工程运行的效果，但该种方法主要依赖于工程实际运行后的实测数据，无法在工程规划期对工程建成运行后的效果进行预判，对指导前期工程规划方案的制定存在较大局限。基于负荷计算的污染减排效果评估方法主要基于污染物总量控制的角度分析工程实施后的减排效果，但未考虑污染减排与水质的响应关系，无法科学评估工程设计方案(位置、规模等设计参数)实施后的水环境质量改善效果，难以为以水质目标为核心的治理工程方案制定提供技术支撑。基于城市河道水环境数值模拟的治理工程效应评估，以城市河道水动力水质模型模拟为手段，以工程实施前后河道水质变化为边界条件，模拟分析水环境改善效果，但该方法仅考虑污染排放与河道内的水环境响应过程，未充分考虑不同季节条件的降雨径流过程影响下，河道外面源降雨径流污染输入对水环境治理效果的影响。以上几种评估方法，在评估过程中进行参考的因素较为片面，未考虑城市面源污染输入对水环境的影响，也未考虑工程位置、规模等对截污工程环境效应的影响，容易导致评估结果并不准确。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术中截污工程环境效应评估方法评估结果不准确的缺陷，本专利技术实施例提供了一种基于SWMM与EFDC的截污工程环境效应评估方法及装置。根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，包括：获取用以表征研究区域管网径流的第一地理数据、表征研究区域管网参数的第二地理数据、表征研究区域河道分布的第三地理数据和表征研究区域河道水动力水质的第四地理数据；根据第一地理数据、第二地理数据、第三地理数据和第四地理数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，得到截污工程实施前的水质、水量的第一输出数据；获取各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率及预设截污率的工程投资数据；根据各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型；根据调整后EFDC模型构建SWMM与EFDC第二耦合模型，得到截污工程实施后水质、水量的第二输出数据；根据第一输出数据、第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对截污工程的环境效应进行评估。可选地，根据各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型，包括：根据各排污口在截污工程实施前的水质、水量数据计算各排污口的污染负荷占比；将各排污口的污染负荷占比进行降序排序，累积叠加污染负荷占比；根据预设截污率、累积叠加污染负荷占比确定需要截污的排污口；根据需要截污的排污口，各排污口在截污工程实施后的水质、水量数据调整EFDC模型中各排污口的边界条件。可选地，通过下述公式计算各排污口的污染负荷占比：Wi＝Qi*Ci其中，W为排污口污染负荷(t)，Q为排污口水量(m3/d)、C为排污口水质指标浓度(mg/l)，i为排污口的序号，n为排污口总个数，K为排污口负荷占比。可选地，根据第一输出数据、第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对截污工程的环境效应进行评估，包括：根据第一输出数据及预设水质指标得到待考核断面的第一水质指标浓度、第一水量，待考核断面是研究区域河道下游出口断面、重点关注断面或水质考核断面；根据第二输出数据及预设水质指标得到待考核断面的第二水质指标浓度、第二水量、水质指标达标天数及水质指标模拟总天数；根据第一水质指标浓度、第一水量、第二水质指标浓度、第二水量、水质指标达标天数、水质指标模拟总天数及预设截污率的工程投资数据计算水质浓度变化率、负荷通量变化量、达标率及基于水质的费效比；根据水质浓度变化率、负荷通量变化量、达标率及基于水质的费效比对截污工程的环境效应进行评估。可选地，通过以下公式计算水质浓度变化率、负荷通量变化量、达标率及基于水质的费效比：水质浓度变化率k：负荷通量变化量W：W＝Ct*Qt-C0*Q0达标率S：基于水质的费效比R：其中：k表示水质浓度变化率，C0、Ct分别表示工程前、后的水质指标浓度(mg/l)；W表示负荷通量变化量，Q0、Qt分别表示工程前、后的水量(m3/s)；S表示达标率，Ds、DT表示工程后水质指标达标天数、模拟的总天数(day)；R表示基于水质的费效比，M表示预设截污率的工程投资(万元)。可选地，根据第一地理数据、第二地理数据、第三地理数据和第四地理数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，包括：根据第一地理数据构建SWMM模型；将第二地理数据输入SWMM模型，得到研究区域管网径流水质、水量的输出数据；根据第三地理数据、第四地理数据构建EFDC模型；根据研究区域管网径流水质、水量的输出数据将SWMM模型及EFDC模型进行耦合，生成SWMM与EFDC第一耦合模型。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估装置，包括：第一获取单元，用于获取用以表征研究区域管网径流的第一地理数据、表征研究区域管网参数的第二地理数据、表征研究区域河道分布的第三地理数据和表征研究区域河道水动力水质的第四地理数据；第一构建单元，用于根据第一地理数据、第二地理数据、第三地理数据和第四地理数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，得到截污工程实施前的水质、水量的第一输出数据；第二获取单元，用于获取各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率及预设截污率的工程投资数据；调整单元，用于根据各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型；第二构建单元，用于根据修改后EFDC模型构建SWMM与EFDC第二耦合模型，得到截污工程实施后水质、水量的第二输出数据；评估单元，用于根据第一输出数据、第二输出数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，其特征在于，包括：/n获取用以表征研究区域管网径流的第一地理数据、表征研究区域管网参数的第二地理数据、表征研究区域河道分布的第三地理数据和表征研究区域河道水动力水质的第四地理数据；/n根据所述第一地理数据、第二地理数据、第三地理数据和第四地理数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，得到截污工程实施前的水质、水量的第一输出数据；/n获取各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率及预设截污率的工程投资数据；/n根据所述各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型；/n根据调整后EFDC模型构建SWMM与EFDC第二耦合模型，得到截污工程实施后水质、水量的第二输出数据；/n根据所述第一输出数据、所述第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对所述截污工程的环境效应进行评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，其特征在于，包括：
获取用以表征研究区域管网径流的第一地理数据、表征研究区域管网参数的第二地理数据、表征研究区域河道分布的第三地理数据和表征研究区域河道水动力水质的第四地理数据；
根据所述第一地理数据、第二地理数据、第三地理数据和第四地理数据构建SWMM与EFDC第一耦合模型，得到截污工程实施前的水质、水量的第一输出数据；
获取各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率及预设截污率的工程投资数据；
根据所述各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型；
根据调整后EFDC模型构建SWMM与EFDC第二耦合模型，得到截污工程实施后水质、水量的第二输出数据；
根据所述第一输出数据、所述第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对所述截污工程的环境效应进行评估。


2.根据权利要求1所述的基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，其特征在于，所述根据所述各排污口在截污工程实施前、后的水质、水量数据，预设截污率调整EFDC模型，包括：
根据各所述排污口在截污工程实施前的水质、水量数据计算各所述排污口的污染负荷占比；
将各所述排污口的污染负荷占比进行降序排序，累积叠加污染负荷占比；
根据所述预设截污率、所述累积叠加污染负荷占比确定需要截污的排污口；根据所述需要截污的排污口，各所述排污口在截污工程实施后的水质、水量数据调整EFDC模型中各所述排污口的边界条件。


3.根据权利要求2所述的基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，其特征在于，通过下述公式计算各所述排污口的污染负荷占比：
Wi＝Qi*Ci






其中，W为排污口污染负荷(t)，Q为排污口水量(m3/d)、C为排污口水质指标浓度(mg/l)，i为排污口的序号，n为排污口总个数，K为排污口负荷占比。


4.根据权利要求1－3任意一项所述的基于SWMM与EFDC耦合模型的截污工程环境效应评估方法，其特征在于，所述根据所述第一输出数据、所述第二输出数据、预设截污率的工程投资数据对所述截污工程的环境效应进行评估，包括：
根据所述第一输出数据及预设水质指标得到待考核断面的第一水质指标浓度、第一水量，所述待考核断面是研究区域河道下游出口断面、重点关注断面或水质考核断面；
根据所述第二输出数据及预设水质指标得到所述待考核断面的第二水质指标浓度、第二水量、水质指标达标天数及水质指标模拟总天数；
根据所述第一水质指标浓度、第一水量、第二水质指标浓度、第二水量、水质指标达标天数、水质指标模拟总天数及预设截污率的工程投资数据计算水质浓度变化率、负荷通量变化量、达标率及基于水质的费效比；
根据所述水质浓度变化率、负荷通量变化量、达标率及基于水质的费效比对所述截污工程的环境效应进行评估。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨中文，夏瑞，陈焰，王璐，张远，马淑芹，张凯，后希康，郝彩莲，王晓，贾蕊宁，杨辰，张晓娇，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11