开敞水体突发污染事件动态污染场计算方法技术

本发明专利技术公开了一种开敞水体突发污染事件动态污染场计算方法。本发明专利技术提供的方法，包括如下步骤：1)根据污染源位置和开敞水体流场基本特征确定模型计算的区域范围；2)分别获取数据1、数据2、数据3、数据4和数据5；3)将2)得到的数据1-5分别输入软件中，分别生成相应的数据文件；本发明专利技术的实验证明，由于采取以上技术方案，其具有以下优点：二或三维模型采用无结构三边形和四边型网格求解，同样可以适应任意面域的网格剖分和求解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数值建模方法，尤其涉及一种。
技术介绍
水库、湖泊、河道与河口地区的水环境不仅对区域的景观生态，同时对水体中的生物群落、饮用水安全等方面有重要的影响，当污染事故发生后，需要快速计算出各种因素影响下污染物浓度场的动态分布，并进行直观的显示，然后在根据污染场的动态变化和污染物的理化特性采用一定的工程和其他措施确定出减少污染损失的有效办法。当前，我国水污染事故日益频发，但水环境风险预警应急技术相对落后，急需要研发出相关的计算、可视化与管理系统，为污染事故的快速计算、情景分析、事故评估和防污决策提供手段与依据。对于污染物突发事件常有特点如下(I)突发水体污染事故的地点是河道、水库、湖泊、港口、海洋等，这些水体的空间尺度变化较大，边界复杂，这需要模型所采用的计算网格在计算边界拟合、网格加密等控制方面有较强的适用能力，而大多数模型采用的有结构网格很难灵活适应这些具有复杂变化的边界；(2)由于点、面源污染事故发生具有突发性，发生污染的位置和个数据有较大的偶然和变动性，因此需要在模型计算过程中任意灵活给定，即当在程序界面上给定污染源的位置、时间和排放方式后需要设计专门的算法转化成水质数学模型特需的边界形式；(3)由于污染物的种类繁多、物理化学参数各异，各种污染物在水中的降解和反应系数差异较大，很难也没有必要在模型中全面计算各种污染物，依据相关数据库查询污染物理化参数并输入到模型界面对话框中进行计算，即模型的参数需要灵活设定；(4)计算结果需要进行多用户、多权限(专家、管理部门、公众)快速动、静态态显示与发布，以便于专家对污染事故快速决策，公众的快速了解与撤离等。从上述特点来看，目前绝大多数水质模型与软件、可视化平台都没有具体针对水环境应急决策这一特殊问题开展专门的计算方法与软件平台研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种开敞水体突发污染事件动态污染场检测方法。本专利技术提供的方法，包括如下步骤I)根据污染源位置及开敞水体的流场特征，确定模型计算的区域范围；2)分别获取数据I、数据2、数据3、数据4和数据5 ；上述数据I为先用软件I对步骤I)的区域进行网格生成得到所述区域的正交四边形网格，再根据每个所述网格节点的实测地形通过软件2进行插值地形，得到网格节点数据和插值数据作为数据I ;数据I具体如表I所示表I 二维模型网格及其插值数据及说明 节点数单元数 ~1399214425点号经度(Dec.) 讳度(Dec.) X坐标(m)Y坐标(m)深(m)上述数据2为根据污染发生的时间确定模型计算的时间范围和模型计算时间步长得到模型计算控制表，作为数据2 ；所述数据2为开始模拟时间、结束模拟时间、计算时间步长、输出时间步长、初始 水位、开始时刻风场和结束时间风场；上述数据3为获取计算区域边界断面上所需要的水位、流量或本底水质浓度时间序列条件，通过模型计算时间步上的插值后付给模型，作为计算边界条件，即为数据3，如表2和表3所不表2边界文件组织表边界编号所属汊点编号边界名称边界HQ类型I所属河道编号所属断面号I文件名 表3边界文件数据内容容形式(DayongQ0707. txt)m麵m髓m'流*」丨 J__(m3/s)_____(m3/s)_____(m3/s)其它边界条件数据格式与此类似，只是单位不同，水位单位为m，流量单位为m3/s，水质单位为mg/1。上述数据4为设定每个网格节点计算初始时刻的水位、初始的流量、初始的流速和初始的待测污染物的浓度作为数据4 ；计算的初始水位和流量可以采用本模型自动迭代求解；上述数据5为检测待测污染物的种类、泄漏点个数、泄漏时间、泄漏点的位置坐标、泄漏重量、密度、水中溶解速率、饱和溶解度、挥发性和降解速率作为数据5，如表4所示表4为点源位置污染物质的参数权利要求1.一种河网区域突发污染事故污染场动态变化的检测方法，包括如下步骤1)根据污染源位置和河道空间分布确定模型计算的河网区域范围；2)分别获取数据1、数据2、数据3、数据4和数据5；所述数据1为先用软件1对步骤1)的河网区域进行网格生成得到所述河网区域的正 交四边形网格，再根据每个所述网格节点的实测地形通过软件2进行插值地形，得到网格 节点数据和插值数据作为数据1 ;所述数据2为根据污染发生的时间确定模型计算的时间范围和模型计算时间步长得 到模型计算控制表，作为数据2;所述数据2为开始模拟时间、结束模拟时间、计算时间步长、输出时间步长、初始水位、 开始时刻风场和结束时间风场；所述数据3为获取计算区域边界断面上所需要的水位、流量或本底水质浓度时间序列 条件，通过模型计算时间步上的插值后付给模型，作为计算边界条件，即为数据3 ；所述数据4为设定每个网格节点计算初始时刻的水位、初始的流量、初始的流速和初 始的待测污染物的浓度作为数据4 ；所述数据5为检测待测污染物的种类、泄漏点个数、泄漏时间、泄漏点的位置坐标、泄 漏重量、密度、水中溶解速率、饱和溶解度、挥发性和降解速率作为数据5，3)采用数值计算模型软件读取上述1)得到的数据1-5并进行动态计算，得到不同网格 节点的不同时间的待测污染物的浓度，从而得到河网系统的污染物动态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2)中,所述软件1为Gambit网格剖分软件或者基于自主开发的Denauney算法的 三角形剖分和正交四边形程序代码；插值可以采用软件Tecplot ；所述数据1中的插值地形的计算方法为三角平面线性插值算法；所述数据5中的位置坐标为经纬度坐标或方里网坐标；步骤3)中，所述数值计算模型软件为开放水体污染应急系统，软件号2011SR086425。全文摘要本专利技术公开了一种。本专利技术提供的方法，包括如下步骤1)根据污染源位置和开敞水体流场基本特征确定模型计算的区域范围；2)分别获取数据1、数据2、数据3、数据4和数据5；3)将2)得到的数据1-5分别输入软件中，分别生成相应的数据文件；本专利技术的实验证明，由于采取以上技术方案，其具有以下优点二或三维模型采用无结构三边形和四边型网格求解，同样可以适应任意面域的网格剖分和求解。文档编号G06F19/00GK102663222SQ20121005502公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月5日 优先权日2011年12月27日专利技术者吴文强, 李伟峰, 陈求稳, 马金锋, 黄国鲜 申请人:中国科学院生态环境研究中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国鲜，陈求稳，马金锋，吴文强，李伟峰，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：