一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统和方法，通过对河道和排口的水量和水质双监控，为水质模型模拟积累了大量数据，避免了水质模型模拟不准确的问题，通过分析水污染的贡献值和水体污染物浓度分布，为水环境管理和决策提供了可视化的有力支撑，进而推动区域协同水生态环境治理体系日趋完善、水环境污染问题发现机制进一步落地见效、数字赋能水生态环境智治水平不断提升。数字赋能水生态环境智治水平不断提升。数字赋能水生态环境智治水平不断提升。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统和方法


[0001]本专利技术涉及环境管理
，具体涉及一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统和方法。

技术介绍

[0002]目前，突发性的水污染事件仍然存在，水环境管理人员往往关心该类事故中污染物的迁移转化、影响范围、对敏感点的影响程度等方面的情况，该类评估分析一般需要借助水质模型。但对于水环境管理人员来说，模型评估仍然存在两个主要困难，一方面是水环境管理一般依赖于在线自动监测站的水质监测数据，系统不具备数据分析、预警以及溯源的功能，同时由于缺乏流量监测数据，导致模型模拟精度较差；另一方面是水环境模型较为专业、复杂，普通的管理人员难以学习和应用，必须聘请第三方专业单位开展分析，时效性差，难以在事故发生后进行迅速的预警预报。
[0003]随着技术的革新和发展，“互联网+”时代的到来使得数字赋能水环境管理已经成为当前研究的热点和主要方向。但目前水环境管理系统仅仅是对实时水质数据的采集和简单分析，形成了大量数据，未进行深度挖掘和分析，缺乏水环境管理工作中最为重要的“预警和溯源”功能，无法为水环境管理工作提供有效支撑。水质模型是水环境评价和预测的重要工具，通过水质模型的构建，结合大量感知设备形成的海量数据，能够较准确的评估污染事故的影响程度和范围，为管理和决策提供了有力支撑。
[0004]公告号为CN109523144B的专利说明书公开了一种流域水环境业务化运行管理平台，包括：水质数据采集模块、水质数据评价模块、水质监视预警预报模块、水环境监督管理模块、水质模拟预测模块、智能报表模块、辅助决策支持模块、基本地图窗口操作。该平台基于环境流体动力学模型，结合底层GIS开发技术，采用WebService多级混合体系架构，在流域基础地理信息数据库、水环境管理数据库和数值模拟模型库的基础上研发而成，可为环境保护管理部门的水环境管理工作提供一个高效可视化的决策工具。
[0005]公告号为CN107609742B的专利说明书公开了一种水环境预警综合管理平台，属于水环境监测
，主要包括信息管理模块、水环境分析与评价模块、水环境预警预报模块、水环境综合管理模块、GIS系统模块和数据监测模块。通过建立各分区流域的信息及个监测点周边污染源信息，加强对存在安全隐患的重点区域、关键要素进行重点监控和防范的针对性；并对监测点水质进行分析、评定及趋势分析，同时构建水质预警预报模型，从而帮助监测者及时识别水环境污染区域及污染级别，帮助决策者在发生事故时做到判断准确、处理及时和措施有效，加强对近岸海域水环境的综合管理。
[0006]上述专利一般只关注水质基础数据，对于水体流量的数据缺乏监测和分析，而水体流量既是水环境质量的保证，也是水质模型的主要参数来源，因此流量数据较少或只采用人为输入的数据，会导致模型模拟偏差较大，进而影响管理人员的决策。

技术实现思路

[0007]针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，包括水文数据采集模块、水质数据采集模块、水文数据分析模块、水质数据分析模块和污染溯源模块。本专利技术通过对河道和排口的水量和水质双监控，为水质模型模拟积累了大量数据，避免了水质模型模拟不准确的问题，通过分析水污染的贡献值和水体污染物浓度分布，为水环境管理和决策提供了可视化的有力支撑，进而推动区域协同水生态环境治理体系日趋完善、水环境污染问题发现机制进一步落地见效、数字赋能水生态环境智治水平不断提升。
[0008]具体技术方案如下：
[0009]一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，包括：
[0010]水文数据采集模块，包括设于河道和排口上的流量监测终端；所述流量监测终端可实时采集包含流量、流速在内的水文数据，并可通过无线网络传输系统将采集的水文数据上传至水文数据分析模块；水文数据分析模块在其接收的水文数据不达标时，进行预警；
[0011]水质数据采集模块，包括设于河道和排口上的水质监测终端；所述水质监测终端可实时采集水质数据，并可通过无线网络传输系统将采集的水质数据上传至水质数据分析模块；水质数据分析模块在其接收的水质数据不达标时，进行水质超标预警；
[0012]嵌有水质模型的污染溯源模块，包括污染源分析子模块、水质模拟预测子模块和预警溯源子模块，其中：
[0013]所述污染源分析子模块包括非点源污染测算单元，可记录和反映非点源位置包括水文、水质在内的污染源基础信息并分析非点源污染的污染状况；所述污染源基础信息作为水质模型运行输入的基础数据；
[0014]所述水质模拟预测子模块可接收水文数据分析模块和水质数据分析模块的数据和预警信号，结合所述基础数据利用水质模型进行污染事故模拟分析，并可与GIS地图交互从而在GIS地图上动态的模拟预测污染物随时间变化的传播路径、传播范围和浓度分布，同时还能显示用户关心的重要点位的详细统计信息(如污染到达时间、最大浓度等信息)，计算得出污染源对下游重点断面的贡献情况，绘制污染影响范围图，还可在河道水量低于生态流量时，通过水质模型预测河道水质情况，形成水质分布图；
[0015]所述预警溯源子模块与所述水质模拟预测子模块连接，可根据水质模型的模拟分析结果筛选出对下游重点断面、重要点位有污染贡献的污染源头并按照污染贡献大小进行排序，分析污染事故对周边敏感点的影响，对可能受到污染影响的第三方(如养殖户、取水户等)进行预警提醒；所述预警溯源子模块还可在河道水量过低时，根据水质模型预测结果，对水质可能超标的区域进行预警以提醒区域内相关敏感主体采取必要应对措施，并提出引调水及闸坝调控方案。
[0016]本专利技术的水文数据分析模块可以对河道、排口流量、流速情况进行分析，具有流量及流速查询、统计、比对等功能。
[0017]所述水质监测终端可包括pH传感器、电导率传感器、浊度传感器、温度传感器、溶解氧传感器、化学需氧量监测仪、氨氮监测仪、总氮监测仪及总磷监测仪，采集的水质数据可包括pH、电导率、浊度、温度、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷、溶解氧。
[0018]所述流量监测终端采集的流速误差优选在
±
0.02m/s以内。
[0019]当某个河段没有流量监测数据时，可根据上游来水情况计算该河段的流量，具体公式如下：
[0020]Q＝Q
干
+Q
支
+Q
排口
[0021]其中，Q为该河段的流量情况，Q
干
为干流上游的来水流量，Q
支
为上游支流的来水流量，Q
排口
为排口排放的流量，单位均为m3/s。
[0022]在一优选例中，水质数据分析模块包括水质评价子模块、水质趋势分析子模块、水质达标率统计子模块、水质超标报警子模块、水质报告整理子模块，分别具有水质评价、水质趋势分析、水质达标率统计、水质超标报警、水质报告整理功能。
[0023]所述的水质评价，是采用我国通用的单因子评价方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，包括：水文数据采集模块，包括设于河道和排口上的流量监测终端；所述流量监测终端可实时采集包含流量、流速在内的水文数据，并可通过无线网络传输系统将采集的水文数据上传至水文数据分析模块；水文数据分析模块在其接收的水文数据不达标时，进行预警；水质数据采集模块，包括设于河道和排口上的水质监测终端；所述水质监测终端可实时采集水质数据，并可通过无线网络传输系统将采集的水质数据上传至水质数据分析模块；水质数据分析模块在其接收的水质数据不达标时，进行水质超标预警；嵌有水质模型的污染溯源模块，包括污染源分析子模块、水质模拟预测子模块和预警溯源子模块，其中：所述污染源分析子模块包括非点源污染测算单元，可记录和反映非点源位置包括水文、水质在内的污染源基础信息并分析非点源污染的污染状况；所述污染源基础信息作为水质模型运行输入的基础数据；所述水质模拟预测子模块可接收水文数据分析模块和水质数据分析模块的数据和预警信号，结合所述基础数据利用水质模型进行污染事故模拟分析，并可与GIS地图交互从而在GIS地图上动态的模拟预测污染物随时间变化的传播路径、传播范围和浓度分布，同时还能显示用户关心的重要点位的详细统计信息，计算得出污染源对下游重点断面的贡献情况，绘制污染影响范围图，还可在河道水量低于生态流量时，通过水质模型预测河道水质情况，形成水质分布图；所述预警溯源子模块与所述水质模拟预测子模块连接，可根据水质模型的模拟分析结果筛选出对下游重点断面、重要点位有污染贡献的污染源头并按照污染贡献大小进行排序，分析污染事故对周边敏感点的影响，对可能受到污染影响的第三方进行预警提醒；所述预警溯源子模块还可在河道水量过低时，根据水质模型预测结果，对水质可能超标的区域进行预警以提醒区域内相关敏感主体采取必要应对措施，并提出引调水及闸坝调控方案。2.根据权利要求1所述的基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，所述水质监测终端包括pH传感器、电导率传感器、浊度传感器、温度传感器、溶解氧传感器、化学需氧量监测仪、氨氮监测仪、总氮监测仪及总磷监测仪，采集的水质数据包括pH、电导率、浊度、温度、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷、溶解氧。3.根据权利要求1所述的基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，所述流量监测终端采集的流速误差在
±
0.02m/s以内。4.根据权利要求1所述的基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，当某个河段没有流量监测数据时，根据上游来水情况计算该河段的流量，具体公式如下：Q＝Q
干
+Q
支
+Q
排口
其中，Q为该河段的流量情况，Q
干
为干流上游的来水流量，Q
支
为上游支流的来水流量，Q
排口
为排口排放的流量，单位均为m3/s。5.根据权利要求1所述的基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，水质数据分析模块包括水质评价子模块、水质趋势分析子模块、水质达标率统计子模块、水质超标报警子模块、水质报告整理子模块，分别具有水质评价、水质趋势分析、水质达标率统计、水质超标报警、水质报告整理功能。6.根据权利要求1所述的基于水量水质联合管控的水环境预警溯源系统，其特征在于，
所述非点源污染测算单元包括对农田面源污染源、城镇径流污染源、农村生活污染源、畜禽及水产养殖污染源的测算，其中：农田面源污染源的测算信息包括种植种类、施肥量、种植面积、耕作方式；城镇径流污染源的测算信息包括用地类型及其面积、降雨量；农村生活污染源的测算信息包括农村人口、污水处理比例、农村污水处理设施运行状况；畜禽及...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欲如，常舰，林根满，罗涛，蒋涛，花俊峰，许玲懿，
申请(专利权)人：浙江省环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：