[發(fā)明專利]一種基于污染帶面積約束的排污口允許排放量確定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110168446.5
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112989650A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉東;張源;華祖林;王鵬;褚克堅;顧莉
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發(fā)明公開了一種基于污染帶面積約束的排污口允許排放量確定方法，包括：針對排污口所在的不規(guī)則寬淺型水域建立平面二維水質(zhì)模型；利用二維水質(zhì)模型模擬獲得響應系數(shù)的時空分布，對每一空間網(wǎng)格點的響應系數(shù)取最大值，獲得穩(wěn)定的響應系數(shù)場；利用疊加原理得到濃度場分布；利用濃度場數(shù)據(jù)得到水質(zhì)濃度超過水質(zhì)標準的污染帶面積，構(gòu)造排污量與污染帶面積之間的函數(shù)關(guān)系；輸入污染帶控制面積，將允許排污量的計算轉(zhuǎn)化為泛函極小值問題；得到排污口的允許排放量。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法主觀性和人為干預較強的缺點，為準確快速確定排污口允許排放量提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，特別適用于平原河網(wǎng)地區(qū)廣泛存在的大江大河、淺水湖泊、近海等寬淺型水域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水環(huán)境規(guī)劃與管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及寬淺型水域排污許可證管理技術(shù)，具體涉及一種基于污染帶面積約束的排污口允許排放量確定方法。

背景技術(shù)

目前排污許可證制度在實際操作中仍存在不足，有的地方取得了良好效果，有的地方處于“名存實亡”的境地，一是發(fā)放許可證的數(shù)字與實際排污企業(yè)數(shù)差別太大，二是有的市縣根本沒有真正落實過這項制度，究其原因主要在與排污許可限值的計算不夠科學。目前對排污口允許排放量的核算方法主要有兩類：一種是根據(jù)某河段或區(qū)域污染物入河總量滿足功能區(qū)容量總量控制要求來確定，這種核算方法只能滿足水域總體水質(zhì)達標要求，難以保證控制斷面水質(zhì)達標；另一種是根據(jù)水質(zhì)控制斷面達標來計算污染源允許排放量，如專利“基于水質(zhì)達標的污染源排污許可限值確定方法”(申請?zhí)?201610565582.7，2019年3月12日授權(quán))，提出了一種基于水質(zhì)達標的污染源排污許可限值確定方法，但這種確定方法只適用于具有一維特征的中小型河流，對于斷面濃度差異較大的寬淺型水域難以使用，同時，當控制斷面距離排污口較遠時，這種方法確定允許排放量偏大，排污口下游至水質(zhì)控制斷面間超標范圍較大。

在平原地區(qū)的大江大河、湖泊或近海等水域，水平尺度遠遠大于垂向尺度，表現(xiàn)為寬淺型水域。當污水排入寬淺型河流后，受環(huán)境水體的紊動擴散及輸移影響，將在排放口鄰近水域形成高濃度區(qū)(或高溫度區(qū))，這一區(qū)域至稱為污染帶。污染帶能夠反映污水排放對環(huán)境水體的影響范圍。對于寬淺型的大江大河或淺水湖泊的污染源控制問題，由于污染物往往很難達到橫向均勻混合，對污染源的約束不適合采用斷面達標控制，污染帶往往呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，污染帶的面積適合作為其控制條件。所以需要一個新的技術(shù)方案來解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于污染帶面積約束的排污口允許排放量確定方法，該方法適用于平原河網(wǎng)地區(qū)大江大河、淺水湖泊及近海等寬淺型水域的排污口管理，以支撐該區(qū)域的排污許可證管理和污染物總量控制實施。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于污染帶面積約束的排污口允許排放量確定方法，包括如下步驟：

S1：針對排污口所在的不規(guī)則寬淺型水域建立平面二維水質(zhì)模型，模型采用有限體積法離散求解；

S2：在90％保證率的設(shè)計枯水水文條件下，輸入單位污染源強1g/s，利用二維水質(zhì)模型模擬獲得響應系數(shù)的時空分布，對每一空間網(wǎng)格點的響應系數(shù)取最大值，獲得穩(wěn)定的響應系數(shù)場；

S3：根據(jù)濃度監(jiān)測本底值、污染源強和響應系數(shù)場，利用疊加原理得到濃度場分布；

S4：利用濃度場數(shù)據(jù)得到水質(zhì)濃度超過水質(zhì)標準的污染帶面積，構(gòu)造排污量與污染帶面積之間的函數(shù)關(guān)系S(x)；

S5：輸入污染帶控制面積S*，將允許排污量的計算轉(zhuǎn)化為泛函極小值問題

S6：利用最優(yōu)化算法得到取極小值時的污染物排放量，即為該排污口的允許排放量。

進一步地，所述步驟S1中平面二維水質(zhì)模型為非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型，中心區(qū)域采用四邊形網(wǎng)格，邊界處采用三角形網(wǎng)格，以擬合復雜不規(guī)則邊界，方程采用有限體積法離散，采用Godunov型通量差分裂(FDS)格式近似求解局部一維黎曼問題計算法向通量。