一种面向水污染溯源的应急监测方法和溯源方法技术

本发明专利技术提供了一种面向水污染溯源的应急监测方法和溯源方法，应急监测方法包括：获取污染源的先验分布信息；在管控水域设置哨点断面Se0，并设置污染物超标响应报警，判定污染团的当前可能分布和流经历程；计算污染团长度L

【技术实现步骤摘要】
一种面向水污染溯源的应急监测方法和溯源方法


[0001]本专利技术属于环境
，具体涉及面向水污染溯源的应急监测方法和溯源方法。

技术介绍

[0002]突发的水污染事件会对水体生态环境造成严重的危害，给公众卫生带来威胁。因此，需要及时处理处置突发的水污染事件，以防止更大环境污染后果的产生。然而突发污染事故往往具有随机性和突发性的特点，常规的固定水质监测站并不能及时捕捉到污染来源，需要结合经验和技术来确定污染来源。基于水动力学数值反演方法在可控边界条件下使用，可以得到污染排放历程信息。然而研究和实践中，溯源计算所需要的污染物穿透曲线的监测历史过长，应急监测断面也不知如何布设，采样起止和间隔没有科学指导依据，时效性和实际操作性很低。
[0003]因此，有必要解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种面向水污染溯源的应急监测方法和溯源方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供的面向水污染溯源的应急监测方法包括下述步骤：
[0006]S1根据管控水域的信息数据库获取污染源的先验分布信息；
[0007]S2在所述管控水域设置哨点断面Se0，并设置污染物超标响应报警，根据所述哨点断面Se0的观测数据判定污染团的当前可能分布和流经历程；若该点位的浓度时间序列持续上升，则表明所述哨点断面Se0位于污染团的前锋位置；若浓度时间序列出现峰值，则表明污染团峰值已经经过哨点断面Se0；
[0008]S3计算污染团可能的长度L
t
：
[0009][0010]式中：D
x
为纵向平均扩散系数，m2/min；T为污染物排放时刻距离0时刻(哨点断面超标报警时刻定义为0时刻)的时间，min；
[0011]S4布设监测断面间距Δd：
[0012][0013]式中：N为监测断面数量；Λ为临界时刻T
c
与穿透曲线总历时T
BTC
的比值；
[0014]S5根据下游基准应急监测断面Se
d
与哨点断面Se0的距离L
e
确定应急监测断面的上下游位置；若哨点断面Se0位于污染团的前锋位置，则其余断面按照间隔Δd依次向基准断面上游布设；若污染团峰值已经经过哨点断面Se0，则其余断面按照间隔Δd依次向基准断面下游布设。
[0015]L
e
＝U
×
(t
b
+t
x
)
ꢀꢀꢀ
(3)
[0016]式中：U为河流平均流速，m/min；t
b
应急监测断面所需要的调配时间， min；t
x
为断面水样采集所需要的时间，min；
[0017]S6对污染团水域的采样时间进行设计，确定采样时间间隔ΔT和临界时刻T
c
：
[0018][0019]第二方面，本专利技术提供的面向水污染的溯源方法包括下述步骤：
[0020]S1获取哨点监测断面的水质常规指标监测数据；
[0021]S2对异常的超标水质监测数据进行预警预报；污染物超标响应报警时，根据应急监测数据判断污染团的位置，采用上述面向水污染的应急监测方法采样；
[0022]S3采样达到临界时刻T
c
后，采用数值反演法溯源，并通过数据同化和多源信息融合更新污染源源项θ，得到溯源结果；
[0023]S4按照溯源结果的预估范围开始污染源排查，确定污染源位置；
[0024]S5根据反演得到的污染排放历史时刻和排放污染物质量评估污染危害程度评估，并进行风险预警。
[0025]本专利技术具有下列技术效果：
[0026]本专利技术在固定监测站上下游的污染团可疑分布位置布设移动监测断面，采取同一时刻不同空间位置的污染物浓度监测数据，通过数据同化方法，动态更新污染源信息，指导执法人员前往污染源现场排查处置，大大减少了溯源环节的耗时。并且考虑到突发污染事件的污染物成分往往不止一种，还可以融合多个污染物信息，将溯源计算结果融合处理，提升数值溯源技术的稳健性和实操能力。
[0027]本专利技术所提供的面向水污染溯源的应急监测方法，首先获取污染源的先验分布信息，根据应急观测数据判断污染团相对监测断面的相对位置，并依据先验信息中的源项排放时间估算污染团有效长度。在此基础上，确定采用的监测断面数量、位置、布设间隔，并且确定监测频率和所需的监测临界时间。整个方法过程简单，易编程实现，适用于不同的河流水利水文条件，且能在非常短的时间获取足够的监测浓度信息，具有断面布设简单，溯源时效性强和准确性高的特点。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1中面向水污染溯源方法的实施例流程图；
[0029]图2为本专利技术实施例1采用三个监测断面采集数据的计算结果图；
[0030]图3为本发实施例1采用单个监测断面采集数据的计算结果图；
[0031]图4为本专利技术实施例2采用贝叶斯方法耦合多源信息融合计算结果图；
[0032]图5为本专利技术实施例3参数Λ在不同Pe值下的实验拟合结果图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]本专利技术首先提供了一种面向水污染溯源的应急监测方法，包括下述步骤：
[0035]S1根据管控水域信息数据库获取污染源的先验分布信息。
[0036]水域信息数据库包水域信息数据库含了管控河段的污染风险源分布信息，以及常见污染物的水文水动力特征。当开展应急溯源监测时，从水域信息数据库，可获取超标污染物的衰减系数K、纵向扩散系数D
x
和污染源的可能分布信息等。
[0037]河流污染应急溯源中的污染源先验分布信息往往有限，因此选择均一分布作为优先考虑的先验概率密度函数。但是如果河流某区段存在大量风险源，如化工区、养殖场等，可优先考虑该污染源出现在该区段的可能性，从而设置综合的概率密度函数。为方便设计监测网络，将参数均一分布的中心位置或综合概率密度的概率密度最大值点设置为初始的源项参数θ0，包括污染源的排放质量M0、污染源位置X0、污染源排放时刻T0。S2在所述管控水域设置哨点断面Se0，即设置在固定位置的自动监测站点，然后根据所述哨点断面Se0的观测数据判定污染团的当前可能分布和流经历程，并设置污染物超标响应报警。
[0038]所述哨点监测断面应急监测的具体操作方法为：
[0039]哨点断面的自动监测站在接收到污染预警预报之后，启动应急监测程序，提升监测频率。在应急物资及人员调配达到现场前，一直保持应急监测状态，根据应急监测数据判定污染团相对哨点断面的位置。在发现污染团的初始时间段内，若该点位的浓度时间序列持续上升，则表明所述哨点断面Se0位于污染团本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向水污染溯源的应急监测方法，其特征在于，包括下述步骤：S1根据管控水域的信息数据库获取污染源的先验分布信息；S2在所述管控水域设置哨点断面Se0，并设置污染物超标响应报警，根据所述哨点断面Se0的观测数据判定污染团的当前可能分布和流经历程；若该点位的浓度时间序列持续上升，则表明所述哨点断面Se0位于污染团的前锋位置；若浓度时间序列出现峰值，则表明污染团峰值已经经过哨点断面Se0；S3计算污染团可能的长度L
t
：式中：D
x
为纵向平均扩散系数，m2/min；T为估算的污染物排放时刻距离哨点断面超标报警时刻的时间，min；S4布设监测断面间距Δd：式中：N为监测断面数量；Λ为临界时刻T
c
与穿透曲线总历时T
BTC
的比值；S5根据下游基准应急监测断面Se
d
与哨点断面Se0的距离L
e
确定应急监测断面的上下游位置；若哨点断面Se0位于污染团的前锋位置，则其余断面按照间隔Δd依次向基准断面上游布设；若污染团峰值已经经过哨点断面Se0，则其余断面按照间隔Δd依次向基准断面下游布设L
e
＝U
×
(t
b
+t
x
)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：U为河流平均流速，m/min；t
b
应急监测断面所需要的调配时间，min；t
x
为断面水样采集所需要的时间，min；S6对污染团水域的采样时间进行设计，确定采样时间间隔ΔT和临界时刻T
c
：2.如权利要求1所述的面向水污染溯源的应急监测方法，其特征在于，所述S2步骤中，当哨点断面的自动监测站收到污染物超标响应报警之后，启动应急监测程序，加快监测频率，并保持应急监测状态，然后根据应急监测数据判定污染团相对哨点断面的位置。3.如权利要求1所述的面向水污染溯源的应急监测方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述临界时刻T
c
与穿透曲线总历时T
BTC
的比值Λ为：式中：Pe为流体力学中的普雷特准数，L为特征长度，其中，4.如权利要求1所述的面向水污染溯源的应急监测方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述监测断面数量N按照下述步骤确定：(1)使获取临界时刻T
c
小于或等于人力排查的部署时间；(2)以采样设备的部署成本和溯源时间成本为约束条件，优化监测断面数量N；
(3)结合河道水文水动力条件最终确定所述监测断面数量N。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗美玉，杨睿意，姜继平，郑一，王宏杰，
申请(专利权)人：深圳市智薯环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：