[發明專利]一種基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法

在審

• 申請號: 202110849687.6
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113919617A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李一平;王亞寧;程月;王煜;潘泓哲;周玉璇;李金華
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴志平

1.一種基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，包括：

獲取目標湖泊的水文數據、目標湖泊所在地的氣象數據以及河流的水質監測數據；

基于水質監測數據提取雨天監測到的河流污染物濃度，采用回歸分析法得到降雨量和污染物濃度曲線；

根據降雨量和污染物濃度曲線，得到雨天未監測到的水質監測數據，計算全年河流污染物濃度的超標率；

基于目標湖泊的水文數據和氣象數據，構建目標湖泊的水動力水質模型；

根據目標湖泊的水動力水質模型，計算入湖河流污染濃度的變化對整個湖泊污染物濃度的影響程度。

2.根據權利要求1所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述得到降雨量和污染物濃度曲線包括：

根據降雨量確定降雨量等級，

為每個降雨量等級篩選回歸分析法所用的函數；

以回歸分析結果R²最大為依據，確定回歸分析法所用的函數的類型和系數；

基于擬合曲線的函數，得到降雨量和污染物濃度曲線。

3.根據權利要求2所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述回歸分析法所用的函數包括：y＝A×exp(B×x)函數、y＝Ax²+Bx+C或者y＝A×lnx+B函數。

4.根據權利要求1所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述超標率的計算公式為：

式(1)中，X_i表示第i條河流污染物濃度的超標天數，D表示全年的總天數。

5.根據權利要求1所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述構建目標湖泊的水動力水質模型，包括：

基于目標湖泊的水深情況，選擇坐標系并將目標湖泊縱向分為n層；

基于目標湖泊的水文數據和氣象數據，設置水動力水質模型的初始條件和邊界條件，構建初始水動力水質模型；

對初始水動力水質模型進行參數率定和驗證，得到目標湖泊的水動力水質模型。

6.根據權利要求5所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述選擇坐標系為SIG坐標或SGZ坐標；

其中，當選擇SGZ坐標時，目標湖泊的層數中，最小層數n₀≥1，且滿足：

式(2)中，H₀表示目標湖泊最小水深；H₁表示目標湖泊最大水深；n表示層數；m表示實現計算效果的推薦范圍，所述計算效果為水動力水質模型計算結果與真實值的相對誤差，所述推薦范圍表示計算時間和相對誤差獲得平衡的范圍。

7.根據權利要求5所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述水動力水質模型的初始條件包括：水下地形、水深、水面高程、大氣壓、濕度、風速、風向、水面短波輻射、降水和云層。

8.根據權利要求5所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述水動力水質模型的邊界條件包括：出入湖流量、水位、n層中每一層的水溫和污染物濃度。

9.根據權利要求1所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述影響程度的計算公式為：

式(3)中，θ_i表示受擾動的輸入河流污染物濃度；y_j表示邊界條件擾動后的輸出變量；y₀表示參考邊界條件獲得的輸出；δθ_i表示第i個邊界條件的變化；E[|y_j-y₀|]表示總偏差的平均值。

10.根據權利要求9所述的基于數學模型的入湖河流污染影響程度評估方法，其特征在于，所述邊界條件的擾動為入湖河流的污染負荷增減10％～40％。