【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程领域，具体地说，涉及一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法。
技术介绍
1、突发性水污染事故主要指由于突发事故、人为破坏和极端灾害（如地震、大暴雨等）原因，污染物在短时内大量进入水体，导致水质迅速恶化，直接破坏水生态环境，间接危害水体周边区域的社会正常活动和经济发展的事故现象。
2、突发性水污染事故具有偶然性和瞬时性，如船只运输过程中发生化学危险品泄漏。突发性水污染事故具有扩散性快的特点，事故引发的污染物在水体能够快速扩散，影响范围能够瞬间由点（事发位置）及线（河流）扩展到面（周边水域）；突发性水污染事故危害严重，发生水污染的区域短时间内大量有毒有害物质进入水体，对于受污染水域内的有毒有害物质的清理工作及其困难。由于突发性水污染事故的不确定性，污染源源强信息具有不可预见性，突发性水污染事故一旦发生对周边水域的居民生活和社会经济发展会造成极大的影响。正是由于突发水污染事故的不确定性，很难在第一时间监测到完整的污染源源强信息，因此，无法运用传统的常规水动力水质模型准确预测污染物的流动变化。本专利技术提出反问题研究思路，通过运用最小二乘—径向基配点法反演计算出污染源源强数值解的参数信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决目前针对河道突发性水污染事故，无法运用常规水动力水质模型准确掌握污染源源强信息的现状，通过构建适用于中小型河道突发水污染事故的污染源源强识别的数学反问题，并运用最小二乘gst-mq径向基配点法进行求解，得到污染源源强的数值解
2、为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：
3、一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法的步骤为：
4、步骤1，设定突发水污染事故的河道水域长度为l，当污染事故突发时，设定污染物在位于区域边界处进入水体，污染物在对流扩散的作用下随水体迁移扩散，污染物的断面平均浓度沿程分布，建立控制方程、初始条件方程和边界条件方程的方程组为：
5、；
6、其中， c为污染物的断面平均浓度， e为扩散系数， u为断面平均流速， k为污染物降解系数， s(t)为源强随时间的变化过程， q为流量;
7、步骤2，在突发水污染事故下游处，设定一个观察断面，测试一组时间序列监测数据，建立污染物断面平均浓度关于监测数据的方程式为：
8、；
9、其中， w为该组所含测试点的个数;
10、步骤3，运用最小二乘--径向基配点法反演污染源源强信息，具体为将空间区域[0,l]和计算时间范围[0,t]分别用n和m个节点离散，则污染物浓度通过gst-mq(global space-time multiquadric)径向基函数表示方程式为：
11、；
12、其中，;
13、步骤4，将步骤3中所述的由gst-mq径向基函数表示的污染物浓度方程式（3）代入步骤1中，并令等式在空间区域[0,l]和时间范围[0,t]以及边界上的所有配点满足，得到由径向基函数所表达的控制方程式为：
14、；
15、步骤5，将步骤3中所述由gst-mq径向基函数表示的污染物浓度方程式（3）代入步骤1中,并令等式在空间区域[0,l]上的所有配点及时间=0处满足，得到由径向基函数所表达的初始条件方程式为：
16、；
17、步骤6，将步骤3中所述由gst-mq径向基函数表示的污染物浓度方程式（3）代入步骤1中，并令等式在空间区域及时间范围上所有配点满足，得到由径向基函数所表达的边界条件方程式为：
18、；
19、步骤7，将步骤3中所述由gst-mq径向基函数表示的污染物浓度方程式（3）代入步骤2的污染物断面平均浓度的方程式中，并令等式空间区域和时间范围均满足，得到由径向基函数所表达的污染物断面平均浓度的方程式为：
20、；
21、步骤8，将步骤4中的所述控制方程式（4）、步骤5中所述的初始条件方程式（5）、步骤6中的所述边界条件方程式（6）、步骤7中的所述污染物断面平均浓度的方程式（7）组件成一个关于，含有个未知数的个方程的超定线性方程组，将所述超定线性方程组转化为最小二乘问题表达形式为：
22、；
23、其中， a为系数矩阵， b为右端项，为待求未知数，
24、所述最小二乘问题表达形式（8）通过奇异值分解法解出数值解，从而计算出源强变化过程的数值解。
25、上述的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，所述步骤3中为gst-mq径向基函数，方程式为：
26、；
27、其中，为形状参数，，分别为空间步长和时间步长，为形状参数相对值。
28、上述的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，所述突发水污染事故的河道为中小型河道，所述中小型河道的河道长度大于河道宽度和深度，所述河道突发水污染事故数值模拟分析模型采用一维模型分析水动力及水质变化特征。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
30、1.本专利技术所提供的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法运用反问题研究思路，反演推算污染源源强信息，有效解决了河道突发水污染事故时，由于其突发性、偶然性、瞬时性等特点而无法用常规水动力水质模型预测污染源变化的现状；
31、2.本专利技术所提供的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法在进行反演推算过程中，运用最小二乘--径向基配点法，有效避免了传统径向基配点法在求解过程存在的精度低、稳定性差的状况；
32、3.本专利技术所提供的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法构建了适用于中小型河道突发水污染事故污染源源强识别方法，有效的掌握了突发水污染事故的污染源源强信息，为突发水污染事故的应急处理提供技术支撑。
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1.一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，其特征在于，该方法的步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，其特征在于，所述步骤3中径向基函数，方程式为：；
3.根据权利要求1所述的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，其特征在于，所述突发水污染事故的河道为中小型河道，所述中小型河道的河道长度大于河道宽度和深度，所述河道突发水污染事故数值模拟分析模型采用一维模型分析水动力及水质变化特征。
【技术特征摘要】
1.一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，其特征在于，该方法的步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种河道突发水污染事故污染源反演识别方法，其特征在于，所述步骤3中径向基函数，方程式为：；
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞，
申请(专利权)人：扬州市职业大学扬州开放大学，
类型：发明
国别省市：
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