一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，所述方法包括：构建预警模型；其中，所述预警模型包括水动力模型、水质模型、溢油模型；对所述预警模型进行率定和/或验证；实时获取边界条件的数据，并将所述边界条件的数据输入至已通过率定和/或验证的所述预警模型；其中，所述边界条件的数据包括流量、潮位和风场数据；基于所述边界条件的数据输入所述预警模型，根据设定的水文气象条件计算并预测污染物的流场；显示分析结果，至少包括污染物的扩散范围、迁移路径以及控制断面和水源地取水口的影响程度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法及系统
本专利技术涉及水环境的应急防灾
，尤其涉及一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法及系统。
技术介绍
随着工业化和城市化进程的加快，近年来我国突发性水污染事故频发，已严重影响了水生态健康和水源地的供水安全，如2005年11月松花江重大水污染事件、2010年7月福建紫金矿业溃坝事件、2014年4月的兰州石化苯泄露事件、2020年3月伊春鹿鸣矿业尾矿砂泄漏事件等都对上下游城市不同程度的停水事件，威胁人民的生命安全，对当地的社会经济发展造成重大影响，引发不同程度的社会问题。突发环境污染事件发生后，及时获取污染的扩散范围和迁移路径非常重要，它有助于应急处置工作组及时控制和处理污染物，修复受损环境，并科学指导饮用水厂调度取水。闽江作为福建省境内最大的入海河流，主河道涉及多个县市，其中闽江下游在福州市境内流域面积8000多km2，长约117km，贯穿整个城区，是海峡西岸经济区中心城市福州市的母亲河，是福州市区、长乐市、闽侯县、闽清县的主要取水水源地，同时也是福清市、平潭综合实验区的重要补充(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，其特征在于，所述方法包括：/n构建预警模型；其中，所述预警模型包括水动力模型、水质模型、溢油模型；/n对所述预警模型进行率定和/或验证；/n实时获取边界条件的数据，并将所述边界条件的数据输入至已通过率定和/或验证的所述预警模型；其中，所述边界条件的数据包括流量、潮位和风场数据；/n基于所述边界条件的数据输入所述预警模型，根据设定的水文气象条件计算并预测污染物的流场；/n显示分析结果，至少包括污染物的扩散范围、迁移路径以及控制断面和水源地取水口的影响程度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，其特征在于，所述方法包括：
构建预警模型；其中，所述预警模型包括水动力模型、水质模型、溢油模型；
对所述预警模型进行率定和/或验证；
实时获取边界条件的数据，并将所述边界条件的数据输入至已通过率定和/或验证的所述预警模型；其中，所述边界条件的数据包括流量、潮位和风场数据；
基于所述边界条件的数据输入所述预警模型，根据设定的水文气象条件计算并预测污染物的流场；
显示分析结果，至少包括污染物的扩散范围、迁移路径以及控制断面和水源地取水口的影响程度。


2.根据权利要求1所述的一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，其特征在于，所述水动力模型的构建基于二维水动力控制方程的沿水深方向积分的连续性方程和动量方程：
(1)连续性方程：
(2)动量方程：
(2-1)
(2-2)
其中：t表示时间；x、y是笛卡尔坐标；h表示总水深；η表示水位；ρ表示水的密度；和表示水深平均的值；表示Coriolis因子，Ω是地球自转的角速度，是地理纬度；sxx、sxy和syy为radiation应力张量；pa表示大气压；Q表示点源的排放量；g表示重力加速度；ρ0表示水的相对密度；us,vs表示外界排放到环境水体的速率；
而，横向应力Tij包括粘滞阻力、紊流摩擦阻力和差动平流摩擦阻力，Tij通过垂向流速平均的涡粘方程计算：





3.根据权利要求1所述的一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，其特征在于，所述水质模型的构建基于在二维非均匀流中的对流扩散基本方程：



其中，为水深平均的污染物的浓度，单位为mg/L；为沿x、y方向的流速分量，单位为m/s；Ex、Ey为x、y方向的扩散系数，单位为m2/s；S为源项，单位为g/m2/s；Sk为动力转换项，单位为g/m2/s。


4.根据权利要求1所述的一种基于闽江下游突发水污染事故风险预警方法，其特征在于，所述溢油模型的构建基于以所述水动力模型为基础，根据溢油输移模型计算各油粒子的位置，以及根据溢油风化模型计算油膜组分、含水率、密度和粘度的变化情况，并统计水动力离散网格内所述油粒子的数量和质量来模拟油膜的浓度的时空分布情况；其中，
(1)所述溢油输移模型包括：
(1-1)扩展过程



式中，Ao为油膜面积，单位为m2；ρ0为油品密度；ρw为水的密度；t为时间，单位为s；Vo为溢油体积，单位为m3；
(1-2)漂移过程
Ut＝CwUw+Us
式中，Ut为油粒子漂移总速度，单位为m/s；Uw为水面以上10m处风速，单位为m/s；Cw为风导系数，取0.03～0.04；Us为水体表面流速，根据所述水动力模型计算得出，单位为m/s；
(1-3)扩散过程



式中，Sα为随机扩散距离，单位为m；为1至-1间的随机数；Dα为α方向上的扩散系数，单位为m2/s；Δtp为时间步长，单位为s；
(2)所述溢油风化模型基于油粒子风化过程计算蒸发、溶解和乳化的过程，包括：
(2-1)蒸发过程
(a)
(b)θ＝KeAot/V0
(c)
式中，T0为油的初始沸点温度，单位K；TG为蒸馏曲线的梯度，单位K...

【专利技术属性】
技术研发人员：石成春，吴贤忠，张鹏，江华，罗希茜，罗丹，郑震，姚鹏峰，
申请(专利权)人：福州市环境科学研究院福州市环境影响评价技术中心，福州市排污权储备技术中心，
类型：发明
国别省市：福建;35