基于逸度原理的动态迁移水质分析方法技术

基于逸度原理的动态迁移水质分析方法，它涉及一种水质分析方法，它解决了现有水质分析方法由于所需参数实际无法获得及其内部参数不能随意修改而导致的模拟结果与实际存在较大偏差的问题。首先确定待测水域的环境相，并获取待测水域的地理信息参数、各环境参数的环境参数及目标污染物的物化参数，然后计算各环境相的逸度容量、反应动力学速率常数及各环境相之间的迁移参数，然后建立以各环境相的逸度为未知量的微分方程组，并通过龙格库塔算法对微分方程组进行求解，即可得各环境相的逸度，由各环境相的逸度和逸度容量即可算得各环境相的污染物浓度。本发明专利技术克服了已有技术的不足，可用于分析水域中有机污染物迁移转化及多介质环境分布规律领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及--种水质分析方法。
技术介绍
现有的水质分析方法对水质分析的输入参数需求量大，而且输入参数因现实条件 所限往往无法获得，若过多采用文献值或经验值则会导致分析不准确；而且，这些方法的内 部参数不能够任意修改，由此导致其模拟的结果与真实值之间存在较大偏差，不能够具体 问题具体分析；此外，环境相过多的输入参数及大范围的时空模拟，使得这些方法计算产生 的某些指标数值解波动，无法达到预期效果，且其自带的后台数据分析平台可供调用的数 据模块有限，且图形分辨率、属性、表现形式都无法完全满足用户需求，无法实现数据输入 输出接口的自动化。 如加拿大环境模型中心官方网站的逸度I III模型软件的后台数据处理平台结 构简单，仅能以柱形图形式输出污染物浓度、逸度、质量，参见图9和图l()，其中图9中柱形 图A1、A2、A3和A4分别为气相、水相、土壤相和沉积物相的污染物浓度，图10中柱形图Bl、 B2、B3和B4分别为气相、水相、土壤相和沉积物相的逸度。该软件中，其它有限数据以列表 形式输出，而其它环境迁移参数(D， m0l/pa*h)只能通过数据的二次处理才能呈现出来，而 且迁移参数种类受到限制。 而WASP水质模型软件虽然功能强大，但只能模拟污染物在水相和沉积物相的时 空分布，而且很多环境参数需要输入不同时间、空间的数值。软件内部不提供默认值，如果 采用的假设数值稍有不当就会引起数值解的波动，如图ll所示。模拟假设沉积层中固体 颗粒物的初始和边界浓度相等，即污泥l()(Mg/L,砂子20()mg/L，有机固体l()mg/L。同时， 这些参数在现有实验条件下无法获得。WASP模拟结果以BMD文件直接通过后台处理器 (Post-processor)显示，如果需要多组数据同时显示则窗口属性无法合理调整，并存在数 据调用的接口限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前现有的水质分析方法由于所需参数实际无法获得以及 其内部参数不能随意修改而导致的模拟结果与实际存在较大偏差的问题，提供了一种基于 逸度原理的动态迁移水质分析方法。 本专利技术的，它的过程如下 —、确定待测水域的各个环境相，测量并获得待测水域的地理信息参数、各个环境 相中每一个环境相的环境参数；确定目标污染物，并获得所述目标污染物的物理参数和化学参数； 二、根据步骤一所获得的所有参数计算并获得各个环境相的逸度容量；再由所得 的各个环境相的逸度容量、歩骤一所获得的所有参数，计算并获得各个环境相的反应动力 学速率常数，进而获得各个环境相之间的迁移参数； 三、用水体流动的一维圣维南方程来描述目标污染物的平流作用，并以步骤一所 获得的所有参数、歩骤二所获得的各个环境相的逸度容量、迁移参数和反应动力学速率参 数以及污染物源强、初始浓度、背景浓度和边界浓度为已知量，以各个环境相的逸度为未知 量，以时间为微分量建立微分方程组，并确定需计算的时间跨度及每相邻两次计算的时间 间隔，利用龙格库塔算法对微分方程组进行求解，即得各个环境相的逸度；计算各个环境相 的逸度和该环境相的逸度容量的乘积，该乘积即为该环境相中目标污染物的浓度。 本专利技术的水质分析方法中，所需参数均可实际获得，且方法中涉及的参数均可人 为修改，利用本专利技术的方法能够得到符合实际的结果。附图说明 图1为具体实施方式二中气相、水相的逸度容量随温度的变化关系图；图2为具体 实施方式二中土壤相、沉积物相的逸度容量随温度变化的关系图；图3为具体实施方式二 中4个环境相之间的迁移参数随温度变化的曲线图；图4为具体实施方式二中，气相中目 标污染物2，4-DCP的浓度随时间的分布关系图；图5为具体实施方式二中，水相中目标污 染物2,4-DCP的浓度随时间的分布关系图；图6为具体实施方式二中，土壤相中目标污染物 2，4-I)CP的浓度随时间的分布关系图；图7为具体实施方式二中，沉积物相中目标污染物2， 4-DCP的浓度随时间的分布关系图；图8为为具体实施方式二中，污染物的浓度在各河段随 时间变化的曲线图;图9为现有逸度III软件输出的气相、水相、土壤相和沉积物相的污染 物浓度的柱形图；图10为现有逸度111软件输出的气相、水相、土壤相和沉积物相的逸度的 柱形图；图11为现有WASP水质模型软件输出的沉积物相中总的固体颗粒物浓度随时间变 化的曲线图。具体实施例方式具体实施方式一 本实施方式的，它的过 程如下 —、确定待测水域的各个环境相，测量并获得待测水域的地理信息参数、各个环境 相中每一个环境相的环境参数；确定目标污染物，并获得所述目标污染物的物理参数和化学参数； 二、根据步骤--所获得的所有参数计算并获得各个环境相的逸度容量；再由所得 的各个环境相的逸度容量、步骤一所获得的所有参数，计算并获得各个环境相的反应动力 学速率常数，进而获得各个环境相之间的迁移参数； 三、用水体流动的一维圣维南方程来描述目标污染物的平流作用，并以步骤一所 获得的所有参数、步骤二所获得的各个环境相的逸度容量、迁移参数和反应动力学速率参 数以及污染物源强、初始浓度、背景浓度和边界浓度为已知量，以各个环境相的逸度为未知 量，以时间为微分量建立微分方程组，并确定需计算的时间跨度及每相邻两次计算的时间 间隔，利用龙格库塔算法对微分方程组进行求解，即得各个环境相的逸度；计算各个环境相 的逸度和该环境相的逸度容量的乘积，该乘积即为该环境相中目标污染物的浓度。 其中，步骤一所获得的所有参数，是指待测水域的地理信息参数、每一个环境相的 环境参数以及目标污染物的物理参数和化学参数；每个环境相的各个子环境相的体积分数，是指每个子环境相的体积与所属环境相的体积之比。 本实施方式中，步骤一所述的地理信息参数包括各个环境相的深度或高度、长度和宽度，所述的每一个环境相的环境参数包括该环境相的富氧系数、溶解性有机碳浓度、有机分数、固体密度、温度和风速，所述的物理参数和化学参数包括亨利常数、生物浓縮因子、有机碳分配系数和目标污染物在各个环境相的半衰期。 歩骤一所述待测水域的各个环境相分别为气相、水相、土壤相和沉积物相； 步骤二所述的各个环境相的逸度容量分别为 气相的逸度容量Za = 1/(R*T) 水相的逸度容量Zw = 1/KH 土壤相的逸度容量Zso = Zw*focs*pso*Koc 沉积物相的逸度容量Zsed = Zw*focsed*psed*Koc2 所述逸度容量的单位为mol/pa相3， T为环境相的温度，KH:为目标污染物的亨利常数，foes为土壤中有机碳分数，pso为土壤密度，Koc为土壤有机碳分配系数，Koc2为沉积物有机碳分配系数，psed为沉积物密度，focsed为沉积物中有机碳分数； 步骤二所述的各个环境相的反应动力学速率常数分别为 气相的反应动力学速率常数ka = 1n2/ta 水相的反应动力学速率常数kw = ln2/t.w 土壤相的反应动力学速率常数kso = ln2/t.so 沉积物相的反应动力学速率常数ksed = ln2/tsed 其中，ta、tw、tso和tsed分别为气相、水相、土壤相和沉积物相中目标污染物的半衰期； 歩骤二所述的各个环境相之间的迁移参数分别为 水相到气相的迁移参数Dwa和气相到水相的迁移参数Daw近似相等，均为 &本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于逸度原理的动态迁移水质分析方法，其特征在于它的过程如下：一、确定待测水域的各个环境相，测量并获得待测水域的地理信息参数、各个环境相中每一个环境相的环境参数；确定目标污染物，并获得所述目标污染物的物理参数和化学参数；二、根据步骤一所获得的所有参数计算并获得各个环境相的逸度容量；再由所得的各个环境相的逸度容量、步骤一所获得的所有参数，计算并获得各个环境相的反应动力学速率常数，进而获得各个环境相之间的迁移参数；三、用水体流动的一维圣维南方程来描述目标污染物的平流作用，并以步骤一所获得的所有参数、步骤二所获得的各个环境相的逸度容量、迁移参数和反应动力学速率参数以及污染物源强、初始浓度、背景浓度和边界浓度为已知量，以各个环境相的逸度为未知量，以时间为微分量建立微分方程组，并确定需计算的时间跨度及每相邻两次计算的时间间隔，利用龙格库塔算法对微分方程组进行求解，即得各个环境相的逸度；计算各个环境相的逸度和该环境相的逸度容量的乘积，该乘积即为该环境相中目标污染物的浓度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉杰，王策，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]