[發明專利]用于河道的水質模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 201811315810.0
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109448124B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 廖炳瑜;虞雅璠;郭丙坤;潘玉瑾;范迎春
• 申請（專利權）人: 北京英視睿達科技股份有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T17/05;G01N33/18
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 林政

本發明公開水質模擬方法和裝置，方法包括：沿河道邊界繪制離散點，基于離散點結合河道的地理信息構建三角形網格以作為水動力模型的網格；融合河道的靜水狀態的多維度信息，映射成水動力模型中各網格的初始值；基于采集的各網格的觀測值、水動力模型的模擬值，對水動力模型的預報部分進行動態更新以得到預測值；基于各網格的觀測值和預測值分別對各水質指標的控制方程進行參數率定以對水質指標的擴散進行模擬和預測。本申請實施例提供的方案可以將水動力模型使用到水質的模擬中，通過模擬水流的擴散作用，模擬獲得河段的水質變化情況。

技術領域

本發明屬于水環境模擬技術領域，尤其涉及用于河道的水質模擬方法和裝置。

背景技術

湖泊、河流及河口水質的惡化已經成為我國一個突出的環境問題。在治理水體污染時，必須掌握污染物質隨水流是如何摻混、遷移和分布的，以便進行預測及治理，這樣才能有的放矢。水動力是關于描述水體的微觀運動的研究，而水動力模型則是一種探尋其中物理過程的方法。

相關技術中，水動力模型的基礎是計算流體力學(Computational?FluidDynamics,CFD)，更深層的就是納維斯托克斯方程(Navier-Stokes?Equations)，如果將CFD運用到真實、自然的水體中便形成了水動力模型。

從1925年世界上第一個S-P模型(斯特里特-費爾普斯模型)提出到現在將近一百年的時間內，水質模型的研究取得了豐碩的成果，模型的功能從最初研究溶解氧的變化關系，發展到今天包含水環境容量計算、水文動力學研究、水環境質量評價和預測在內的一系列功能，研究的水質成分由一種目標物增加到幾十種,計算工具從原始的人工計算發展到計算機自動提取數據智能化計算程序，適用范圍從簡單的一維河流發展到目前幾乎涵蓋所有類型水體的各類先進水質模型。

一個理想的模型通?？梢悦枋?、重復甚至預測自然界水體(河流、湖泊、河口、海岸、水庫、灣等)詳細的運動過程，如在某事某刻某個地理位置的水流走向、水面高度等信息。而想要準確的模擬出這些物理參量，模型的輸入數據的準確性至關重要，如地形數據、氣象數據(風、降水、日照、蒸散發等)的空間分辨率、出流、入流、潮/水位的時間分辨率等。但即使這些輸入數據足夠精準，也未必能夠得到理想的結果，通常來說與模型相關的水動力參數也是影響模擬效果的主要因素，對模型參數進行設置以得到最為理想結果的過程成為參數率定(Calibration)；另一方面，上面提到的模型網格剖分以及計算方法也會對結果有著微小的影響。

發明內容

本發明實施例提供一種水質模擬方法和裝置，用于至少解決上述技術問題之一。

第一方面，本發明實施例提供一種水質模擬方法，包括：沿河道邊界繪制離散點，基于所述離散點結合所述河道的地理信息構建三角形網格以作為水動力模型的網格；融合所述河道的靜水狀態的多維度信息，映射成所述水動力模型中各網格的初始值，所述多維度信息至少包括水質監測信息、衛星遙感信息、氣象信息和地理信息；基于采集的所述各網格的觀測值、所述水動力模型的模擬值，對所述水動力模型的預報部分進行動態更新以得到預測值；以及基于所述各網格的觀測值和預測值分別對各水質指標的控制方程進行參數率定以對所述水質指標的擴散進行模擬和預測。

第二方面，本發明實施例提供一種水質模擬裝置，包括：網格劃分模塊，配置為沿河道邊界繪制離散點，基于所述離散點結合所述河道的地理信息構建三角形網格以作為水動力模型的網格；數據處理模塊，配置為融合所述河道的靜水狀態的多維度信息，映射成所述水動力模型中各網格的初始值，所述多維度信息至少包括水質監測信息、衛星遙感信息、氣象信息和地理信息；動態更新模塊，配置為基于采集的所述各網格的觀測值、所述水動力模型的模擬值，對所述水動力模型的預報部分進行動態更新以得到預測值；以及參數率定模塊，配置為基于所述各網格的觀測值和預測值分別對各水質指標的控制方程進行參數率定以對所述水質指標的擴散進行模擬和預測。