[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的水污染突發(fā)事故快速應(yīng)急評(píng)估和決策方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710939980.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN107798467B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧濱;陳義中;常文婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新;王之懷

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的水污染突發(fā)事故快速應(yīng)急評(píng)估和決策方法，包括以下步驟：

1)確定上游水文邊界條件；針對(duì)特定河流，按所屬行政區(qū)劃為界，分析上游來水的流量特征，選取典型水文條件數(shù)據(jù)，從中總結(jié)歸納并按特定流量間隔設(shè)定不同的流量作為上游水文邊界條件；

2)確定下游水文邊界條件；

若特定河流為潮汐河流，則下游水文邊界為潮汐性往復(fù)流，12種潮汐類別按順序分別賦值1～12，作為下游水文條件；

若下游邊界流場(chǎng)是恒定流，則使用下游水位或流量作為下游水文條件；

3)通過測(cè)繪獲取高精度的河流水下地形數(shù)據(jù)，建立河流的三維流場(chǎng)；

4)全面梳理河流沿線飲用水源地、水環(huán)境生態(tài)敏感目標(biāo)的經(jīng)緯度位置或范圍，選定數(shù)組最為典型的目標(biāo)位置作為應(yīng)急評(píng)估和決策時(shí)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)象；

5)根據(jù)河流周邊存儲(chǔ)、生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)闹饕ｋU(xiǎn)化學(xué)品、油品特征污染物，選取常見特征污染物并查詢理化性質(zhì)數(shù)據(jù)，包括密度、溶解度、降解速率、粘度、表面張力、沸點(diǎn)及蒸發(fā)常數(shù)參數(shù)；

6)建立典型流場(chǎng)數(shù)據(jù)庫

根據(jù)1)、2)中確定的上下游水文邊界條件，結(jié)合(3)中的地形數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，針對(duì)不同水文邊界條件的組合建立典型的三維流場(chǎng)數(shù)據(jù)庫；

7)確定河流沿線事故易發(fā)高發(fā)點(diǎn)位，以事故點(diǎn)位與起點(diǎn)的距離表示；確定事故發(fā)生時(shí)刻；

8)典型突發(fā)水污染事故情景的模擬計(jì)算；按照7)中確定的事故發(fā)生位置和7)中確定的事故發(fā)生時(shí)刻，選取5)中的特征污染物并分別設(shè)定泄漏量，結(jié)合6)中的流場(chǎng)數(shù)據(jù)庫，形成的情景案例大于等于1500個(gè)，逐個(gè)用環(huán)境專業(yè)模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算；獲得污染物進(jìn)入水體后的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型；

9)將上述情景案例計(jì)算結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫形成典型突發(fā)水污染事故案例庫，計(jì)算結(jié)果包括各敏感目標(biāo)的污染物到達(dá)時(shí)刻、超閾值持續(xù)時(shí)間和最大峰值濃度；隨機(jī)選取情景案例中的90％作為深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，其余10％案例作為測(cè)試數(shù)據(jù)集，用于后續(xù)的深度學(xué)習(xí)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

10)采用深度學(xué)習(xí)的方法，基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立突發(fā)水污染事故應(yīng)急評(píng)估和決策模型；

11)建立突發(fā)水污染事故應(yīng)急評(píng)估和決策系統(tǒng)；系統(tǒng)由輸入單元、運(yùn)算單元和輸出單元組成；

輸入單元對(duì)突發(fā)事故發(fā)生的位置、污染物泄漏量、污染物的密度、溶解度、降解速率、粘度、表面張力及蒸發(fā)常數(shù)，以及上下游流量或潮位數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，輸入到運(yùn)算單元；

運(yùn)算單元由10)建立的突發(fā)水污染事故應(yīng)急評(píng)估和決策模型對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，在15min內(nèi)快速計(jì)算出結(jié)果；

輸出單元對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行反歸一化換算，輸出下游敏感目標(biāo)的峰值濃度、到達(dá)時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間；

12)應(yīng)用突發(fā)水污染事故應(yīng)急評(píng)估和決策系統(tǒng)，可根據(jù)應(yīng)急專家提出的方案迅速評(píng)估應(yīng)急措施的效果；或者預(yù)先設(shè)定幾種應(yīng)急措施進(jìn)行評(píng)估，然后將評(píng)估結(jié)論提供給應(yīng)急專家或應(yīng)急指揮部決策；還可根據(jù)應(yīng)急評(píng)估中污染達(dá)到時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急監(jiān)測(cè)的人員、布點(diǎn)和監(jiān)測(cè)時(shí)間進(jìn)行科學(xué)分配和指導(dǎo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)的水污染突發(fā)事故快速應(yīng)急評(píng)估和決策方法，其特征在于：所述步驟1)中的典型水文條件數(shù)據(jù)，包括上游流量、下游流量、水位或潮位歷史數(shù)據(jù)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)；如有人工構(gòu)筑物，則需分析其下泄流量的分布規(guī)律，從中總結(jié)歸納并按特定流量間隔設(shè)定不同的流量作為流量邊界條件；設(shè)定的流量必須覆蓋歷史極大值和極小值，設(shè)定流量數(shù)大于等于10組。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于深度學(xué)習(xí)的水污染突發(fā)事故快速應(yīng)急評(píng)估和決策方法，其特征在于：所述步驟2)中的12種潮汐類別為：大潮漲憩、大潮漲急、大潮落憩、大潮落急、中潮漲憩、中潮漲急、中潮落憩、中潮落急、小潮漲憩、小潮漲急、小潮落憩以及小潮落急。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于深度學(xué)習(xí)的水污染突發(fā)事故快速應(yīng)急評(píng)估和決策方法，其特征在于：所述步驟3)中，為應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜污染物的應(yīng)急評(píng)估，需獲取詳細(xì)的河流水下地形數(shù)據(jù)，以便于建立河流的三維流場(chǎng)；測(cè)繪時(shí)縱向長(zhǎng)度小于500m，橫向小于100m，如遇到河流彎曲或有島嶼則需加密橫向測(cè)點(diǎn)。