城市多水源原水系统应急调度方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法，包括：S110：根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；S120：根据上述数据、污染事故发生位置、污染物质的总量和原水系统当前的可用水量数据以及水厂原水需求量数据，评估当前原水系统是否处于安全状态；S130：采用模糊推理或预设的优化算法确定原水系统调度方案；S140：根据所确定的应急策略或者调度方案对原水系统进行调度。利用本发明专利技术，能够在应急条件下快速确定污染事故对原水系统的影响，并有针对性地确定合理的应急策略和优化的调度方案，最大限度地保障城市原水系统的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及市政工程的给排水调度
，更为具体地，涉及一种在突发污染事故时的城市多水源原水系统应急调度方法和系统。
技术介绍
随着我国经济的持续高速增长，各种自然、人为矛盾交织冲突导致污染事故频发， 特别是南方沿海工业密集地区，城市供水系统不仅面临着周期性的咸潮上溯影响，同时也承受着上游水源地突发污染事故的风险。目前，各城市应对水源地突发污染事故主要依靠污染现场和水厂的应急处理措施，从污染事故的应急响应角度看属于被动响应，这种被动的应急处理措施虽然可以在一定程度上降低污染物浓度，保障出厂水的水质达标，遏制突发污染事故造成的生命财产损失，但对于较大规模的突发污染事故，仅仅依靠这种被动式的应急处理很难积极有效地控制突发污染事故的影响。我国南方沿海城市的水源具有多样性，不仅可以从取水泵站直接向水厂供应原水，还可以将水库蓄水采用重力输水方式向水厂供应原水。水库除接受自然降水外，还可以由取水泵站向其补水。因此，由泵站、水库、水厂及它们之间的管线、明渠、隧洞、渡槽等共同构成了一个分散复杂的多水源原水系统。这样的布置方式对于水源地的突发污染事故具有较好的抗冲击能力，为原水系统依靠应急调度来规避或降低突发污染事故的影响提供了可能，但缺点是很难控制复杂的原水系统。因此，急需提出一种应急调度决策支持系统，来保障城市的饮用水安全。供水系统的水力学模型是反映供水系统内部水力条件时空变化规律的数学模型， 采用该模型可以在不同初始条件和边界条件下，模拟供水系统的运行状态，通过引入合理的目标函数并求解优化调度的数学模型，可以为供水调度提供重要的决策支持信息。目前， 随着供水系统建模软件的不断发展，越来越多的供水公司开始着手建立管网水力学模型， 并在基于模型的调度决策支持系统研究方面进行了有益的尝试。但原水系统的水力学模型很少见，基于原水系统水力学模型的调度决策支持系统尚未有相关报道。此外，随着在线监测技术和设备的不断发展，一些城市开始着手建立水源地的在线监测系统。通过该系统，可以对水源的主要水质指标进行实时监控，一旦监测指标发生异常便会自动报警，通过相关工作人员的核实，可以确认上游是否发生了突发污染事故。在线监测技术的应用可以为应急条件下的供水调度提供重要的基础信息。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种在突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法和系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法， 包括SllO 根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，从而获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；S120:根据所述所获得的下游取水口断面污染物浓度开始超 标的时间和超标持续时间，以及污染事故发生位置、污染物质的总量、原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据，评估原水系统在当前规模的污染事故下是否处于安全状态；S130 如果原水系统处于非安全状态，则采用模糊推理确定在所述污染事故时的原水系统应急策略；如果原水系统处于安全状态，则利用预设的优化算法确定原水系统调度方案；S140 根据步骤S130中所确定的原水系统应急策略或者调度方案对城市多水源原水系统进行调度。根据本专利技术的另一方面，提供了一种突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度系统，包括水质模型预测单元，用于根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，从而获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；原水系统状态评估单元，用于根据所述所获得的下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间和超标持续时间，以及污染事故发生位置、污染物质的总量、原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据，评估原水系统在当前规模的污染事故下是否处于安全状态；应急策略判定单元，用于在原水系统处于非安全状态时，采用模糊推理确定在所述污染事故下的原水系统应急策略；优化调度计算单元，用于在原水系统处于安全状态时，利用预设的优化算法确定原水系统调度方案；原水系统调度单元，用于根据所述应急策略判定单元或所述优化调度计算单元所确定的原水系统应急策略或者调度方案对城市多水源原水系统进行调度。利用上述根据本专利技术的城市多水源原水系统的应急调度方法和系统，可以实现以下有益效果1、本专利技术利用Matlab平台实现了城市多水源原水系统的计算机辅助应急调度。 相对于现有的供水调度应急预案的制定方法，本专利技术整合了水力学模型、优化计算方法和计算机技术在制定应急决策方面的优势，提高了应急预案的科学性和可操作性。为供水企业积极有效地应对水源地突发污染事故，最大限度地保障原水系统的安全性和可靠性提供了关键的技术支持。2、本专利技术提出了基于水力学模型的城市多水源原水系统在突发污染事故条件下的安全性评估方法，相对于人为的经验判断，能够充分利用历史数据和污染事故信息对原水系统的安全性进行全面评估，改善了安全性评估的方法，具有更坚实的理论依据和更高的可信度。3、本专利技术以开源软件EPANET2.0作为水力学模型的建模环境，通过其提供的编程接口实现与Matlab开发环境的交互；利用Matlab GUIDE(MatlabGraphical User Interface Development Environment，Matlab图形用户界面开发环境)作为应急调度决策支持系统的界面开发环境，可以简化程序界面的设计过程并且可以充分利用Matlab强大的计算能力和丰富的内置函数，从而提高开发效率，缩短研发周期，降低投入成本。为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。附图说明 通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1示出了本专利技术的应急调度方法的流程图；图2示出了本专利技术的应急调度系统的逻辑结构示意图；图3示出了本专利技术实施例中水质模型预测单元的处理流程示意图；图4示出了本专利技术实施例中绘制原水系统安全分区图的流程示意图；图5示出了专利技术实施例中应急策略判定单元所采用的模糊逻辑推理系统示意图；图6示出了专利技术实施例中优化调度计算单元的工作流程示意图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细描述。在城市多水源原水系统遭遇突发污染事故时，需要根据污染的时间、程度结合原水系统的相关参数数据，全面判断污染事故对原水系统的影响，评估原水系统的安全状态， 从而提出相应合理的应急策略或调度方案。为了实现上述专利技术目的，本专利技术在EPANET2. 0平台上建立城市多水源原水系统的水力学模型，并以动态链接库的形式完成水力学模型与优化调度数学模型的关联耦合。利用Matlab作为应急调度决策支持系统的开发平台，以Matlab GUIDE作为程序界面的开发环境，从而实现应急调度决策支持系统中各模块的无缝衔接，提高系统的完整性及动态交互性。本专利技术所涉及的EPANET2. 0软件是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法，包括：Ｓ１１０：根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，从而获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；Ｓ１２０：根据所述所获得的下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间和超标持续时间，以及污染事故发生位置、污染物质的总量、原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据，评估原水系统在当前规模的污染事故下是否处于安全状态；Ｓ１３０：如果原水系统处于非安全状态，则采用模糊推理确定在所述污染事故时的原水系统应急策略；如果原水系统处于安全状态，则利用预设的优化算法确定原水系统调度方案；Ｓ１４０：根据步骤Ｓ１３０中所确定的原水系统应急策略或者调度方案对城市多水源原水系统进行调度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书明，刘文君，王琦，吴雪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11