[發明專利]基于潮流變化的污水深海優化排放量計算方法

有效

• 申請號: 201810101666.4
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108287972B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 李明昌;戴明新;周斌;趙英杰;司琦
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種基于潮流變化的污水深海優化排放量計算方法，采用模擬反算法，將排污口污染物擴散數學模型和運行能源消耗公式嵌入到遺傳算法模型中，以最佳污水稀釋效果、最低能源消耗和最佳排放效率為目標，進行最優污水排放量模擬反算的耦合方法模型，采用排污口污染物擴散數學模型進行各染色體的計算并輸出計算水域內部觀測點污染物濃度數據；采用多目標函數計算分析各個染色體的稀釋度、污水輸送能源消耗和排放效率；以模型設定的最大世代數為判斷條件，滿足條件即跳出計算程序，不滿足則進入遺傳計算。采用本發明確定污水排放量，能夠使污水在盡可能小的時空范圍內高度稀釋，以提升其初始稀釋效果并最終達標排放。

技術領域

本發明涉及一種污水排放方法，特別是一種基于潮流變化的污水深海優化排放量計算方法。

背景技術

近年來，隨著我國沿海經濟的高速發展，一系列重大涉海工程頻繁興建，新增排污勢必會對工程海域造成更大的生態環境壓力。借助浪、潮和流具有極強的摻混輸移能力，污水離岸深海排放因其較低的工程造價和運行費用漸已成為濱海地區污水排放優先考慮的工程措施。但目前的深海排放工程未能實現隨復雜潮波運動而實時優化動態調節的機制，因此進入環境水體的污水并不能獲得最佳的實時稀釋效果。為此，迫切需要研究開發一種基于潮流變化的深海排放口污水優化排放量計算方法，用于指導污水排放，使污水在盡可能小的時空范圍內高度稀釋，以提升其初始稀釋效果并最終達標排放。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于潮流變化的污水深海優化排放量計算方法，采用該方法確定污水排放量，能夠使污水在盡可能小的時空范圍內高度稀釋，以提升其初始稀釋效果并最終達標排放。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種基于潮流變化的污水深海優化排放量計算方法，采用模擬反算法，具體步驟如下：

1)建立模擬反算方法模型

1.1)采用排污口污染物擴散數學模型；

1.2)建立多目標函數

MAX.DD＝C₀/C₁ (1)

MIN.EC＝0.0414×Q+13.828 (2)

MAX.OE＝OE (3)

式(1)中，DD為污染物稀釋度；C₀為射流水體中污染物濃度值；C₁為環境水體中某點處污染物濃度值；EC為能源消耗值；Q為泵污水排放量，Q＝m×v×S，m為噴口個數，v為排放速率，S為噴口斷面面積；OE為污水排放效率；

1.3)采用遺傳算法模型

1.3.1)采用進化計算算子

1.3.2)采用交叉計算算子

1.3.3)采用變異計算算子

2)初始設置

2.1)將污水排放量作為最優化過程的控制變量，并采用實數編碼形式；

2.2)設定控制變量取值范圍，并以此作為遺傳算法種群取值的約束條件；

3)針對工程海域潮流變化區間(u_min,u₁,…,u_i,…,u_n,u_max)中的每個潮流流速均按照以下步驟進行最優污水排放量的模擬反算，即可獲得針對n+2個潮流流速的n+2個最優污水排放量(Q_min,Q₁,…,Q_i,…,Q_n,Q_max)