[發明專利]一種基于多源數據耦合的重要水功能區水質風險測評方法

有效

• 申請號: 201910971433.4
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110765419B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉曉波;陳學凱;彭文啟;邢領航;王若男;董飛;王世巖;姚嘉偉;黃愛平;王偉杰;司源;韓禎
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

1.一種基于多源數據耦合的重要水功能區水質風險測評方法，其特征在于：將水功能區劃分為多個水功能區控制單元，對每個水功能區控制單元進行敏感性測評；對水功能區污染源進行定位并進行污染源壓力測評；基于敏感性測評結果和污染源壓力測評結果進行水功能區控制單元內污染源風險等級劃分；對不同等級的風險源賦值，作為輸入條件代入河流、湖庫一維穩態混合衰減模型，獲得每個水功能區控制單元的水系風險場指數，進一步根據水功能區控制單元的范圍將風險場指數分配到該區域，獲得水功能區水質風險圖；具體包括以下步驟：

1)構建水功能區水質風險測評基礎數據庫；

2)根據水功能區上下游斷面及地理高程數據劃分水功能區控制單元；

3)水功能區控制單元敏感性測評：首先建立水功能區控制單元敏感性測評體系，該體系包括3個層級：敏感性目標層、敏感性準則層和敏感性測評指標層，敏感性準則層為敏感性目標層的子層級，敏感性測評指標層為敏感性準則層的子層級，其中敏感性目標層包括1個項目，敏感性準則層包括至少5個項目，敏感性測評指標層包括至少10個項目；建立體系后進行量化，首先對敏感性測評指標進行計算并賦分，根據敏感性準則層賦分體系規定的指標權重，計算各類敏感性準則層得分；再根據敏感性目標層賦分體系規定的準則層權重，計算得到敏感性目標層得分；

4)污染源壓力測評：包括污染源定位和污染源壓力定量化測評兩部分；所述污染源定位采用基于高精度遙感影像數據的污染源識別深度學習進行；所述污染源壓力定量化測評，首先建立污染源壓力測評體系，該體系包括3個層級：污染源壓力目標層、污染源壓力準則層和污染源壓力測評指標層，其中污染源壓力目標層1個項目、污染源壓力準則層至少2個項目、污染源壓力測評指標層至少5個項目，在量化過程中，首先對污染源壓力測評指標進行計算并賦分，根據污染源壓力準則層賦分體系規定的指標權重，計算污染源壓力準則層得分，根據污染源壓力目標層賦分體系規定的準則層權重，計算得到污染源壓力目標層得分；

5)區內污染源風險等級劃分：綜合水功能區控制單元敏感性測評結果及污染源壓力測評結果，構建基于水功能區水質風險的污染源風險等級測評矩陣，對水功能區控制單元內的所有污染源進行風險劃分；

6)水系風險場計算：對不同風險等級的污染源賦值，作為輸入條件代入河流、湖庫一維穩態混合衰減模型，獲得每個水功能控制單元的水系風險場指數；

風險場指數的具體計算方法為：

A、針對河道型水功能區：

a、當水功能區控制單元內存在一個風險源時，設該風險源的風險值為q₀，參考河流一維穩態混合衰減模型，構造河道型水功能區下游控制斷面的風險場指數R_k為：

式中：x為排污口距離水功能區下游控制斷面的距離，單位為m；Q為水功能區河流流量，單位為m³/s；k為污染物質衰減系數，單位為1/d；u_x為水功能區河流平均流速，單位為m/s；

b、當風險源處于支流上時，污染物質經過支流到達河道型水功能區下游控制斷面時，該水功能區下游控制斷面的風險場指數R_k為：

式中：x₁為風險源在支流排污口與干支流交匯口的距離，單位為m，x₂為干支流交匯口與水功能區下游控制斷面的距離，單位為m；k為污染物質在河流的衰減系數，單位1/d；u₁為支流的平均流速，單位為m/s；u₂為水功能區干流的平均流速，單位為m/s；Q₁為支流的河流流量，單位為m³/s；Q₂為水功能區干流的河流流量，單位為m³/s；

c、對于水功能區控制單元存在多個風險源時，將各風險源產生的影響累加，風險場指數為：

式中，R_k為不同風險源對水功能區下游控制斷面的風險場指數；n為水功能區控制單元內的風險源個數；

B、針對湖庫型水功能區，采用一維穩態湖庫混合衰減模型進行計算，設風險源的風險值為q₀，湖庫型水功能區下游控制斷面的風險場指數R_k見下式：

其中

m₀＝C₀Q_L (11)

式中：m為湖庫中現有污染物的排入量，單位為g/s；m₀為湖庫入流污染物排放速率，單位為g/s；K_h為中間變量，單位為1/s；Q_t為某一時刻的湖庫出流量，單位為m³/s；V為設計水文條件下的湖庫容積，單位為m³；t為計算時段長，單位為s；Q_L為湖庫出流量，單位為m³/s；K為綜合消減系數，單位為1/d；C₀為湖庫初始污染物濃度，單位為mg/L；

7)進一步根據水功能區控制單元的范圍將風險場指數分配到該區域，獲得水功能區水質風險圖。