排污口污染物排放溯源方法、装置、计算设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种排污口污染物排放溯源方法、装置、计算设备及存储介质。该方法包括基于水动力与水质耦合方程构建水质模型；利用水质模型构建污染源

【技术实现步骤摘要】
排污口污染物排放溯源方法、装置、计算设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及水环境
，更为具体来说，本专利技术涉及一种排污口污染物排放溯源方法、装置、计算设备及存储介质。

技术介绍

[0002]流域水污染事件是造成水环境污染、影响水体正常功能、损害正常生产生活的水环境突发事件。在水库、湖泊、江河等水体中，水污染事件突发大部分是因为陆地上的污染物排入水体造成的，而排污口是各类陆地污染物进入水体的最后关口，开展对排污口的源头追踪是从源头上斩断污染物排放、对排污企业进行追责的重要内容。近年来国内外各种公司纷纷开展了排污口追踪溯源的研究，并取得了一些成果，大致可分为以下几类：
[0003]第一种是通过在线监测的监测设备进行溯源，这种方式包括：1、在排污口处安装固定监测设备进行污染物排放监测；2、利用移动式监测设备监测河道里污染物浓度，沿水体查找污染源；包括监测船，利用无人机和无人船进行水体污染源溯源；这些污染溯源方式方法简单直接、高效，可以快速查找水体污染源排放位置，但缺点是成本高，不便于推广，同时地域受限，适用于河面比较宽广水域。
[0004]第二种是利用水动力与水环境数值模型反演的方法进行排污口溯源，基于水动力与水质耦合的控制方程，对污染源项进行反演计算，由于微分方程具有高度不适定性和非线性，这部分研究很多，但是受限于监测位置污染物浓度误差，河流水体污染物扩散系数等问题，溯源精度有待提高，该方法优点是适用性较强，溯源范围广，后期运维成本小，缺点是目前河道溯源精度有待提高。
[0005]第三种是利用激光拉曼在线分析光谱法，分析污染源排放的化学物质，根据不同污染源企业排放的污染物化学指纹特性建立污染物化学指纹数据库，通过在监测点比对化学指纹及超标浓度，确定污染源排放口或者企业，但这种方法的适用范围受限，首先若上游的涉污企业较多，则要进行污染溯源的工作量也较大，难以及时完成污染源排查与溯源工作；并且拉曼光谱受限于仅能检查触发荧光的物质，若存在水溶性不好的污染物或可能导致荧光淬灭的污水，则荧光光谱分析结果的准确性较差。
[0006]因此，亟需一种能够克服以上三种方法的缺点的排污口污染物排放溯源方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术创新地提供了一种排污口污染物排放溯源方法、装置、计算设备及存储介质，利用水动力水质模型与遗传算法耦合的方法，对影响断面水质的排污口和污染源进行溯源查找，锁定对断面水质有影响的排污口，有效地用于实际问题断面的溯源和环境问题的解决。
[0008]为实现上述的技术目的，一方面，本专利技术公开了一种排污口污染物排放溯源方法。所述排污口污染物排放溯源方法包括：基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型；利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库；获取目标流域内的
水体水质监测数据，监测到污染物浓度超标之后，启动污染物排放溯源分析；根据水文情势和污染物特征，从所述污染源-水质响应情景库中筛选出相关污染源，构建污染物溯源目标数据库；利用所述目标数据库的信息构建种群数据库，种群个体包括需要识别的污染源参数，根据所述水动力与水质模型对种群内各个污染源进行计算，通过适应度函数选取最符合监测浓度的种群。
[0009]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源方法，所述基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型包括：利用河网地形，绘制目标流域的网格；根据目标排污口的论证材料设置模型边界条件；验证目标排污口达标排放时污染物的扩散情况，根据验证结果调整模型参数，率定成功后得到目标流域的水动力与水质模型。
[0010]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源方法，所述利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库包括：利用水动力与水质模型，模拟在不同水文情景下每个污染源不同排放浓度、不同排放时长对水体引起的污染，其污染物对工程水域造成的污染状况，建立工程区域内的污染源-水质响应情景库，其中，污染源-水质响应情景库包括目标流域的设定范围内的污染源数据库和目标流域的水文情景数据库。
[0011]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源方法，利用所述目标数据库的信息构建种群数据库，种群个体包括需要识别的污染源参数，根据所述水动力与水质模型对种群内各个污染源进行计算，通过适应度函数选取最符合监测浓度的种群，包括：利用所述目标数据库生成种群个体，所述种群个体包括需要识别的污染源参数，所述需要识别的污染源参数包括排放位置、排放时间、以及排放浓度；初始化初始种群，对初始种群按照预先设定的各个参数的取值范围随机生成数值，并将所生成的数值存储在各个种群个体中相应参数的位置；种群初始化完成后，利用所述水动力与水质模型对种群内各个种群个体进行计算，计算结果即为各个监测点位置相应的污染物理论浓度，通过适应度函数对比所述理论浓度和实际监测浓度，选取最符合污染物超标排放场景的种群。
[0012]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，在所述选取最符合污染物超标排放场景的种群之后，还包括：步骤a，对种群中的种群个体进行交叉和变异操作以产生新一代种群，利用所述水动力与水质模型对新一代种群中各个种群个体进行计算，计算结果即为每个监测点位置相应的污染物理论浓度；步骤b，通过适应度函数对比理论浓度和实际监测浓度，当理论浓度和实际监测浓度之差大于预设的误差阈值时，返回步骤a，如此循环直到找到使理论浓度和实际监测浓度之差小于或等于预设的误差阈值的种群作为最优的种群。
[0013]为实现上述的技术目的，另一方面，本专利技术公开了一种排污口污染物排放溯源装置。所述排污口污染物排放溯源装置包括：水动力与水质模型构建单元，用于基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型；污染源-水质响应情景库构建单元，用于利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库；水体水质监测单元，用于获取目标流域内的水体水质监测数据，监测到污染物浓度超标之后，启动污染物排放溯源分析；污染物溯源目标数据库构建单元，用于根据水文情势和污染物特征，从所述污染源-水质响应情景库中筛选出相关污染源，构建污染物溯源目标数据库；遗传算法与水质模型耦合计算单元，用于利用所述目标数据库的信息构建种群数据库，种群个体包括需要识别的污染源参数，根据所述水动力与水质模型对种群内各个污染源进行计算，通过适应度函数选取最
符合监测浓度的种群。
[0014]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源装置，所述水动力与水质模型构建单元包括：河道网格绘制模块，用于利用河网地形，绘制河道网格；模型边界条件设置模块，用于根据目标排污口的论证材料设置模型边界条件；模型参数调整模块，用于验证目标排污口达标排放时河道污染物的扩散情况，根据验证结果调整模型参数，率定成功后得到目标流域的水动力与水质模型。
[0015]进一步地，对于所述排污口污染物排放溯源装置，所述污染源-水质响应情景库构建单元进一步用于利用水动力与水质模型，模拟在不同水文情景下各个污染源不同排放浓度和不同排放时长对水体引起的污染，其污染物对工程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，包括：基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型；利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库；获取目标流域内的水体水质监测数据，监测到污染物浓度超标之后，启动污染物排放溯源分析；根据水文情势和污染物特征，从所述污染源-水质响应情景库中筛选出相关污染源，构建污染物溯源目标数据库；利用所述目标数据库的信息构建种群数据库，种群个体包括需要识别的污染源参数，根据所述水动力与水质模型对种群内各个污染源进行计算，通过适应度函数选取最符合监测浓度的种群。2.根据权利要求1所述的排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，所述基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型包括：利用河网地形，绘制目标流域的网格；根据目标排污口的论证材料设置模型边界条件；验证目标排污口达标排放时污染物的扩散情况，根据验证结果调整模型参数，率定成功后得到目标流域的水动力与水质模型。3.根据权利要求1所述的排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，所述利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库包括：利用水动力与水质模型，模拟在不同水文情景下每个污染源不同排放浓度、不同排放时长对水体引起的污染，其污染物对工程水域造成的污染状况，建立工程区域内的污染源-水质响应情景库，其中，污染源-水质响应情景库包括目标流域的设定范围内的污染源数据库和目标流域的水文情景数据库。4.根据权利要求1所述的排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，利用所述目标数据库的信息构建种群数据库，种群个体包括需要识别的污染源参数，根据所述水动力与水质模型对种群内各个污染源进行计算，通过适应度函数选取最符合监测浓度的种群，包括：利用所述目标数据库生成种群个体，所述种群个体包括需要识别的污染源参数，所述需要识别的污染源参数包括排放位置、排放时间、以及排放浓度；初始化初始种群，对初始种群按照预先设定的各个参数的取值范围随机生成数值，并将所生成的数值存储在各个种群个体中相应参数的位置；种群初始化完成后，利用所述水动力与水质模型对种群内各个种群个体进行计算，计算结果即为各个监测点位置相应的污染物理论浓度，通过适应度函数对比所述理论浓度和实际监测浓度，选取最符合污染物超标排放场景的种群。5.根据权利要求4所述的排污口污染物排放溯源方法，其特征在于，在所述选取最符合污染物超标排放场景的种群之后，还包括：步骤a，对种群中的种群个体进行交叉和变异操作以产生新一代种群，利用所述水动力与水质模型对新一代种群中各个种群个体进行计算，计算结果即为每个监测点位置相应的污染物理论浓度；步骤b，通过适应度函数对比理论浓度和实际监测浓度，当理论浓度和实际监测浓度之差大于预设的误差阈值时，返回步骤a，如此循环直到找到使理论浓度和实际监测浓度之差
小于或等于预设的误差阈值的种群作为最优的种群。6.一种排污口污染物排放溯源装置，其特征在于，包括：水动力与水质模型构建单元，用于基于水动力与水质耦合方程构建目标流域的水动力与水质模型；污染源-水质响应情景库构建单元，用于利用所述水动力与水质模型构建污染源-水质响应情景库；水体水质监测单元，用于获取目标流域内的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李葛飞，苗春葆，师博颖，王文丁，陈焕盛，秦东明，
申请(专利权)人：中科三清科技有限公司，
类型：发明
国别省市：