[發明專利]一種基于Web-GIS的水污染擴散模擬可視化方法

在審

• 申請號: 202210216287.6
• 申請日: 2022-03-06
• 公開（公告）號: CN114757114A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 邵亞鵬;魏幫財;蔣永錄;韓吉斌
• 申請（專利權）人: 中電萬維信息技術有限責任公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/18;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 蘭州嘉諾知識產權代理事務所(普通合伙) 62202
• 代理人: 李冉冉

本發明涉及數據模擬技術領域，具體是一種基于Web?GIS技術進行可視化展現的方法，主要針對河流突發環境污染事件污染物擴散進行模擬分析。本發明利用大數據平臺對水環境突發環境污染時間進行擴散模擬，根據采集水下地形、水文數據，斷面水位及流量變化情況，通過模擬計算某河段突發水污染事故后，不同應急工程措施下污染云團沿程各個時刻變化情況，定量預測污染云團峰值、縱向離散長度和影響范圍，為突發水污染事故的應急處理提供了預測仿真基礎，為不同應急措施的選擇提供了數據支撐。

技術領域

本發明涉及數據模擬技術領域，具體是一種基于Web-GIS技術進行可視化展現的方法，主要針對河流突發環境污染事件污染物擴散進行模擬分析。

背景技術

本發明旨在為平時沒有發生突發水污染環境事件時能夠有效的模擬水環境污染，為環境應急演練支撐，同事也能夠更快的處理突發水污染環境事故，為領導決策進行輔助支撐，減少水環境污染事件造成的影響。

發明內容

本發明基于Web-GIS技術，結合一維水質模型和一維水動力模型，以可視化的方式，實時顯示污染物的擴散范圍、擴散遷移情況。在動態顯示中，基于OPENGL可視化技術，接入機理模型計算生成的污染物擴散信息，并對擴散結果進行渲染；基于GeoServer Web GIS地圖服務，結合OpenLayers前端展示技術，實現事故信息的GIS檢索；基于GeoServer空間分析服務，采用緩沖區空間分析方法分析污染事故造成影響，生成相關預警信息。

為了實現上述功能，本發明所采用的技術方法是：

一種水環境污染擴散模擬方法根據標準化的輸入數據,計算各項水質成份的特征和變化結果，本發明主要通過一維水質模型和一維水動力模型的計算，使用MATLAB、GIS等相關應用軟件，再結合大數據平臺，實現污染擴散的模擬。

一種基于Web-GIS的水污染擴散模擬可視化方法，包括如下步驟：

S1、采集河水的平均河流速度、寬度、水位、苯的降解系數、日常苯污染物的濃度、苯污染物排放濃度，苯污染物排放流量、設置斷面經緯度等參數，河水設置n個斷面：斷面1(經度：x₁；緯度：y₁)、斷面2(經度：x₂；緯度：y₂)、…、斷面n-1(經度：x_n-1；緯度：y_n-1)、斷面n(經度：x_n；緯度：y_n)；

S2、河流一維水質模型由河流的連續方程和質量方程聯解求得，當河流遭受污染時，實際的斷面濃度分布與斷面濃度的平均值偏差不大時常采用的水污染預測模型；污染物濃度分布沿程的變化以及各個斷面上污染物濃度隨時間的變化；

式中：C為斷面污染物濃度；V為河流平均速度；K為降解系數；x為距離；S為支流入流中污染物的量，S近似為0；

二維一階偏導方程進行求解可得：

式中：C為斷面污染物濃度；V為河流平均速度；K為降解系數；x為距離；σ為0～K 之間的常數；Q_pC_p為河流流量和河流中污染物的基本濃度；Q_eC_e污水排放量和污水污染物濃度；

一維水動力模型指水流受力與運動相互關系的數學模型，依據流體力學基本方程，建立數學模型,對流動水的動力過程進行數值模擬：

連續方程：

動量方程：