具有沉积信息释放率先验的源项反演方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有沉积信息释放率先验的源项反演方法及系统，包括：获取数据参数，并初始化校正系数矩阵W和源项释放率σ；获取选定观测站点处的沉积数据；基于观测站点处的沉积数据，制作考虑湿沉降的释放率先验；基于带先验的联合偏差校正方法求解校正系数矩阵W和源项释放率σ直至收敛，获得输运矩阵H

【技术实现步骤摘要】
具有沉积信息释放率先验的源项反演方法及系统


[0001]本专利技术关于一种具有沉积信息释放率先验的源项反演方法及系统，涉及核应用


技术介绍

[0002]放射性气溶胶是核试验、核事故、核电站与乏燃料后处理厂发生大气放射性释放时的标志性释放物质，是判断大气放射性释放的重要依据。近年发生的多起大气放射性释放事件中，放射性气溶胶是唯一被检出的物质，更凸显其作为释放判断依据的重要性。由于释放率的时序变化均不明确，造成传统依赖核设施工况的源项正演方法与基于空气浓度的源项反演方法均不能求解出泄漏源项，阻碍了核应急响应的开展，成为核安全的新挑战。
[0003]在云、雨、雾、雪等复杂气象下，空气浓度数据对风、降水等局地气象因素十分敏感，容易发生气象主导的波动，淹没其中的泄漏位置信息，导致高空气浓度测点与释放位置的关联性较弱，从而使得反演释放率估计存在关键释放峰缺失的问题，导致观测得到的高浓度沉积区无法模拟重现。与之对比鲜明的是，主要释放事件中高浓度沉积区域均与释放位置呈现出强关联性，覆盖了释放位置，并且这些位置的沉积量超过90％以上由湿沉降过程贡献。
[0004]然而，地表累积沉积观测数据缺乏时序变化信息，现有方法无法从沉积中分解不同释放时段的释放率信息，导致沉积数据多用于反演结果验证，或仅作为观测向量中的元素加入反演中，无法补偿缺失的关键释放峰信息。此外，缺乏有效的考虑由沉积信息获得的释放率先验进行源项反演的方法，难以同时应对源自大气扩散模式的不确定性，以及源自不同类型观测数据引起的信息冲突，提供具有连续特征的释放率估计结果。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有沉积信息释放率先验的源项反演方法及系统，能够分析湿沉降主导下沉积信息，制作基于沉积观测数据的源项释放率先验，得到源项时序释放率估计的反演。
[0006]为了实现专利技术目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，包括：
[0008]获取数据参数，并初始化校正系数矩阵W和源项释放率σ；
[0009]获取选定观测站点处的沉积数据；
[0010]基于观测站点处的沉积数据，制作考虑湿沉降的释放率先验；
[0011]基于带先验的联合偏差校正方法求解校正系数矩阵W和源项释放率σ直至收敛，获得输运矩阵H
new
；
[0012]利用输运矩阵H
new
求解源项释放率σ直至收敛，得到具有沉积信息释放率先验的源项反演结果。
[0013]进一步地，所述数据参数包括沉积观测站点坐标向量组(x
o
,y
o
)、初始输运矩阵、空气浓度观测数据、正则化参数λ及收敛条件，o表示选取的站点个数，其中，收敛条件包括最大迭代次数和允许的最小误差。
[0014]进一步地，所述获取选定观测站点处的沉积数据，包括：选定观测站点对应的降雨量、恒定释放σ
cn
下站点的沉积时序变化率dDep
o,t
、仅空气浓度反演得到的站点沉积时序变化率aDep
o,t
和地表累积沉积观测值mDep
o
，其中，n代表模拟的时间步长，t为时间。
[0015]进一步地，所述基于观测站点处的沉积数据，制作考虑湿沉降的释放率先验，包括：
[0016]获取湿沉降主导时段tR，并获得对应主导时段下恒定释放站点的沉积时序变化率dDep
o,tR
和主导时段下仅空气浓度反演得到的站点沉积时序变化率aDep
o,tR
；
[0017]折算各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so,tR
，并计算释放点处主导时段tR的考虑湿沉降的释放率先验σ
io,tR
，制作考虑湿沉降的释放率先验σ
depn
。
[0018]进一步地，所述折算各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so,tR
，并计算释放点处主导时段tR的考虑湿沉降的释放率先验σ
io,tR
，制作考虑湿沉降的释放率先验σ
depn
，包括：
[0019]各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so,tR
的计算过程为：
[0020][0021][0022]式中，σ
ctR
为湿沉降主导时段tR下的恒定释放率；
[0023]释放点(x
r
,y
r
)处主导时段的考虑湿沉降的释放率先验σ
io,tR
：
[0024][0025][0026]σ
itR
＝σ
so,tR
·
weight
o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0027]考虑湿沉降的释放率先验σ
depn
的计算公式为：
[0028][0029]式中，σ
it
为t＝i时的释放率，σ
ct
为恒定释放率。
[0030]进一步地，所述基于带先验的联合偏差校正方法求解校正系数矩阵W和源项释放率σ直至收敛，获得输运矩阵H
new
，包括：
[0031]利用交替最小化方法，通过交替求解式(7)和式(8)直到满足收敛条件，获得最终的校正系数矩阵，通过式(9)利用最终的校正系数矩阵与原始的输运矩阵进行矩阵乘法，得到校正了偏差的输运矩阵H
new
，其中：
[0032]σ
‑
步骤：
[0033][0034]‑
步骤：
[0035][0036]当达到收敛条件后，可以得到：
[0037]H
new
＝W
·
H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0038]上式中，为校正系数向量，W为校正系数矩阵，二者关系为H为输运矩阵，μ为观测向量，表示校正系数向量的中心矩，Const为施加的常数约束，δ为待估计的源项泄漏率，δ
dep
为考虑湿沉降的释放率先验。
[0039]进一步地，所述利用输运矩阵H
new
求解源项释放率δ直至收敛，得到具有沉积信息释放率先验的源项反演结果，包括：使用交替方向乘子法求解式(10)直到满足收敛条件，迭代求解目标源项释放率δ：
[0040][0041]第二方面，本专利技术还提供一种具有沉积信息释放率先验的源项反演系统，该系统包括：
[0042]参数输入与初始化单元，被配置获取数据参数，并初始化校正系数矩阵W和源项释放率σ；
[0043]沉积数据获取单元，被配置为获取选定观测站点处的沉积数据；
[0044]考虑湿沉降的释放率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，其特征在于包括：获取数据参数，并初始化校正系数矩阵W和源项释放率σ；获取选定观测站点处的沉积数据；基于观测站点处的沉积数据，制作考虑湿沉降的释放率先验；基于带先验的联合偏差校正方法求解校正系数矩阵W和源项释放率σ直至收敛，获得输运矩阵H
new
；利用输运矩阵H
new
求解源项释放率σ直至收敛，得到具有沉积信息释放率先验的源项反演结果。2.根据权利要求1所述的具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，其特征在于，所述数据参数包括沉积观测站点坐标向量组(x
o
，y
o
)、初始输运矩阵、空气浓度观测数据、正则化参数λ及收敛条件，o表示选取的站点个数，其中，收敛条件包括最大迭代次数和允许的最小误差。3.根据权利要求2所述的具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，其特征在于，所述获取选定观测站点处的沉积数据，包括：选定观测站点对应的降雨量、恒定释放σ
cn
下站点的沉积时序变化率dDep
o，t
、仅空气浓度反演得到的站点沉积时序变化率aDep
o，t
和地表累积沉积观测值mDep
o
，其中，n代表模拟的时间步长，t为时间。4.根据权利要求3所述的具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，其特征在于，所述基于观测站点处的沉积数据，制作考虑湿沉降的释放率先验，包括：获取湿沉降主导时段tR，并获得对应主导时段下恒定释放站点的沉积时序变化率dDep
o，tR
和主导时段下仅空气浓度反演得到的站点沉积时序变化率aDep
o，tR
；折算各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so，tR
，并计算释放点处主导时段tR的考虑湿沉降的释放率先验σ
io，tR
，制作考虑湿沉降的释放率先验σ
depn
。5.根据权利要求4所述的具有沉积信息释放率先验的源项反演方法，其特征在于，所述折算各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so，tR
，并计算释放点处主导时段tR的考虑湿沉降的释放率先验σ
io，tR
，制作考虑湿沉降的释放率先验σ
depn
，包括：各站点主导时段tR的考虑湿沉降的释放率σ
so，tR
的计算过程为：的计算过程为：式中，σ
ctR
为湿沉降主导时段tR下的恒定释放率；释放点(x
r
，y
r
)处主导时段的考虑湿沉降的释放率先验σ
io，tR
：：σ
itR
...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晟，董信文，庄舒涵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：