CN115687851A - 一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统，属于控制技术领域。包括：获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；根据数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量，根据该径流量的时间变化特征及岩溶发育带地下水补给径流区的径流水体中溶解氧、微生物、有机物的关系，确定污染活跃度，并根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，提高岩溶发育带地下水补给径流区污染控制的准确性和效率，改善岩溶发育带地下水补给径流区污染环境；同时，通过检测污染源的异常，实现对岩溶发育带地下水补给径流区污染的全面监控制，进一步保障岩溶发育带地下水补给径流区水源质量。

Description

一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统

技术领域

本发明涉及污染控制技术领域，更具体的说是涉及一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统。

背景技术

受到工业生产废水、生活污水、固体废弃物的污染，区域性水环境问题日益恶化，特别是在岩溶发育带，由于其自身的脆弱性，导致存在一系列区别与非岩溶地区的特殊地质环境问题，比如岩溶地下水污染问题。地下水资源是水环境系统中的重要组成部分，在人类的生产、生活以及社会经济发展中的作用和地位是不可替代的。

然而，进入21世纪以来，工农业迅速发展，用水需求不断增加，随之而来的生活污水、工业废水的排放量也逐年增加，大量污水、废水流入地表或地下水体中，对地下水资源造成了严重污染，另外，地下水污染在造成生态环境恶化、阻碍区域和城市发展的同时，还威胁着人类身体健康。因此岩溶地区地下水污染的综合治理是一项系统复杂的工程，各个地区应积极应用信息采集传输系统和监测系统加强水质监测，比如可根据岩溶地区地下水水文地质结构特点在各个典型部位根据污染的严重程度建立监测站，形成高水平、高效率、高分辨率的监测网络，根据监测结果和岩溶地下水活动特点对监测方案和监测指标做出适当调整，并从无机指标、有机指标、微生物指标等方面做好区域内地下河的水质评价工作、地下河自净能力评估工作。

但是，现有技术中，如专利申请号2022108653354，公开的一种北方岩溶发育带地下水补给径流区污染控制模拟方法，仅是针对北方的岩溶发育带地下水补给径流区污染进行了仿真模拟的控制，并不涉及到其他熔岩发育带，且仿真模拟运行的是数字的“串行”计算，对于岩溶发育带地下水补给径流区污染进行仿真时，效率及精度不易保证。

因此，如何提供一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统，提高了岩溶发育带地下水补给径流区污染控制的准确性和效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，包括如下步骤：

S100：获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

S200：根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

S300：根据所述径流量的变化确定污染活跃度；

S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

优选的，所述数据信息包括：

年度目标岩溶发育带地下水的水面高度变化值；

目标岩溶发育带地下水渗水分配、重力作用的下土壤水分对流运动以及源汇项；

目标岩溶发育带年度蒸发量；

岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径。

优选的，所述S200：根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的具体公式为：

W＝(A₁+A₂-S₁-S₂)β

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

A₁为通过单位面积上入渗水分配计算得到通过目标岩溶发育带地下水位面的水通量；

A₂为通过单位面积上重力作用下的土壤水分对流计算得到通过目标岩溶发育带地下水面积的水通量；

S₁为通过单位面积上在源汇项影响计算得到目标岩溶发育带地下水面积的水通量；

S₂为获得的目标岩溶发育带年度蒸发量；

β通过岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径计算断面河床覆盖层渗透系数。

优选的，所述S300：根据所述径流量的变化确定污染活跃度具体包括：

根据径流量与微生物的变化关系，得到微生物值；

根据净流量与溶解氧的变化关系，得到溶解氧值；

根据径流量与有机物的变化关系，得到有机物值；

利用溶解氧、微生物、有机物三者比例关系判断污染活跃度。

优选的，所述S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，包括：

将所述污染活跃度与预设的第一门限值进行比较；

若获知所述污染活跃度大于所述第一门限值，则进行水质过滤及污染预警处理。

优选的，在进行污染预警处理之后，还包括：

S500：分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据，以及分析所述污染关联数据的走势规律，根据所述走势规律监测所述污染源的异常。

另一方面，本发明提供了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制系统，包括：

采集模块，用于获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

计算模块，与所述采集模块连接，用于根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

判断模块，与所述计算模块连接，用于根据所述径流量的变化确定污染活跃度；

控制模块，与所述判断模块连接，用于根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

优选的，还包括：

分析模块，与所述控制模块连接，用于进行污染预警处理之后，分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据；以及分析所述污染关联数据的走势规律，根据所述走势规律监测所述污染源的异常。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统，具有如下有益效果；

(1)根据岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的时间变化特征及岩溶发育带地下水补给径流区的径流水体中溶解氧、微生物、有机物的关系，确定污染活跃度，并根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，在不同时间段动态控制污染物排放总量，控制岩溶发育带地下水补给径流区水污染程度始终保持在一个安全范围内，提高岩溶发育带地下水补给径流区污染控制的准确性和效率，改善岩溶发育带地下水补给径流区污染环境；

(2)通过检测污染源的异常，实现对岩溶发育带地下水补给径流区污染的全面监控制，进一步保障岩溶发育带地下水补给径流区水源质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法流程示意图；

图2为本发明提供的岩溶发育带地下水补给径流区污染控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一方面，参见附图1所示，本发明实施例公开了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，包括如下步骤：

S100：获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

S200：根据数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

S300：根据径流量的变化确定污染活跃度；

S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

在一个具体实施例中，在进行污染预警处理之后，还包括：

S500：分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据，以及分析污染关联数据的走势规律，根据走势规律监测污染源的异常，有利于对岩溶发育带地下水补给径流区污染的全面监控制，进一步保障岩溶发育带地下水补给径流区水源质量。

在一个具体实施例中，数据信息包括：

年度目标岩溶发育带地下水的水面高度变化值；

目标岩溶发育带地下水渗水分配、重力作用的下土壤水分对流运动以及源汇项；

目标岩溶发育带年度蒸发量；

岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径。

在一个具体实施例中，S200：根据数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的具体公式为：

W＝(A₁+A₂-S₁-S₂)β

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量，单位为m³/s

A₁为通过单位面积上入渗水分配计算得到通过目标岩溶发育带地下水位面的水通量L/(m²*h*24*365)；

A₂为通过单位面积上重力作用下的土壤水分对流计算得到通过目标岩溶发育带地下水面积的水通量L/(m²*h*24*365)；

S₁为通过单位面积上在源汇项影响计算得到目标岩溶发育带地下水面积的水通量L/(m²*h*24*365)；

S₂为获得的目标岩溶发育带年度蒸发量；

β通过岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径计算断面河床覆盖层渗透系数，单位为m/s。

在一个具体实施例中，S300：根据径流量的变化确定污染活跃度具体包括：

由于控制好河流水体中溶解氧、微生物、有机物三者比例关系，就有保持天然河流的自净能力，因此，首先判断岩溶发育带地下水补给径流区的径流水体中溶解氧、微生物、有机物。

又因为随着岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的增大，稀释作用增强，溶解氧、微生物、有机物呈现明显的下降态势，因此，本发明提出根据岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的时间变化特征，在不同时间段动态控制污染物排放总量，控制河流水污染程度始终保持在一个安全范围内，从而改善岩溶发育带地下水补给径流区污染环境。

具体的，根据径流量与微生物的变化关系，利用指数函数进行回归拟合，建立净流量与微生物指数关系，并根据净流量与微生物指数关系得到微生物值，具体关系式为：

W＝20.9899exp(-0.0083×Q)

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量，Q为微生物值，单位mg/L；

具体的，根据净流量与溶解氧的变化关系，利用指数函数进行回归拟合，建立净流量与溶解氧指数关系，并根据净流量与溶解氧指数关系得到溶解氧值，具体关系式为：

W＝10.0847exp(-0.0007×P)

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量，P为溶解氧值，单位mg/L；

具体的，根据径流量与有机物的变化关系，利用指数函数进行回归拟合，建立净流量与有机物指数关系，并根据净流量与有机物指数关系得到有机物值，具体关系式为：

W＝12.0031exp(-0.0161×R)

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量，R为有机物值，单位mg/L。

在一个具体实施例中，S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，包括：

将污染活跃度与预设的第一门限值进行比较；

若获知污染活跃度大于第一门限值，则进行水质过滤及污染预警处理。

另一方面，参见附图2所示，本发明实施例公开了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制系统，包括：

采集模块，用于获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

计算模块，与采集模块连接，用于根据数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

判断模块，与计算模块连接，用于根据径流量的变化确定污染活跃度；

控制模块，与判断模块连接，用于根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

在一个具体实施例中，还包括：

分析模块，与控制模块连接，用于进行污染预警处理之后，分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据；以及分析污染关联数据的走势规律，根据走势规律监测污染源的异常。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法及系统，具有如下有益效果；

(1)根据岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的时间变化特征及岩溶发育带地下水补给径流区的径流水体中溶解氧、微生物、有机物的关系，确定污染活跃度，并根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，在不同时间段动态控制污染物排放总量，控制岩溶发育带地下水补给径流区水污染程度始终保持在一个安全范围内，提高岩溶发育带地下水补给径流区污染控制的准确性和效率，改善岩溶发育带地下水补给径流区污染环境；

(2)通过检测污染源的异常，实现对岩溶发育带地下水补给径流区污染的全面监控制，进一步保障岩溶发育带地下水补给径流区水源质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100：获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

S200：根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

S300：根据所述径流量的变化确定污染活跃度；

S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，所述数据信息包括：

年度目标岩溶发育带地下水的水面高度变化值；

目标岩溶发育带地下水渗水分配、重力作用的下土壤水分对流运动以及源汇项；

目标岩溶发育带年度蒸发量；

岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径。

3.根据权利要求2所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，所述S200：根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量的具体公式为：

W＝(A₁+A₂-S₁-S₂)β

式中，W为岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

A₁为通过单位面积上入渗水分配计算得到通过目标岩溶发育带地下水位面的水通量；

A₂为通过单位面积上重力作用下的土壤水分对流计算得到通过目标岩溶发育带地下水面积的水通量；

S₁为通过单位面积上在源汇项影响计算得到目标岩溶发育带地下水面积的水通量；

S₂为获得的目标岩溶发育带年度蒸发量；

β通过岩溶发育带地下水补给径流区的河流路径计算断面河床覆盖层渗透系数。

4.根据权利要求3所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，所述S300：根据所述径流量的变化确定污染活跃度具体包括：

根据径流量与微生物的变化关系，得到微生物值；

根据净流量与溶解氧的变化关系，得到溶解氧值；

根据径流量与有机物的变化关系，得到有机物值；

利用溶解氧、微生物、有机物三者比例关系判断污染活跃度。

5.根据权利要求3所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，所述S400：根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤，包括：

将所述污染活跃度与预设的第一门限值进行比较；

若获知所述污染活跃度大于所述第一门限值，则进行水质过滤及污染预警处理。

6.如权利要求5所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法，其特征在于，在进行污染预警处理之后，还包括：

S500：分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据，以及分析所述污染关联数据的走势规律，根据所述走势规律监测所述污染源的异常。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的岩溶发育带地下水补给径流区污染控制方法的岩溶发育带地下水补给径流区污染控制系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取岩溶发育带地下水补给径流区污染区域的数据信息；

计算模块，与所述采集模块连接，用于根据所述数据信息计算岩溶发育带地下水补给径流区的径流量；

判断模块，与所述计算模块连接，用于根据所述径流量的变化确定污染活跃度；

控制模块，与所述判断模块连接，用于根据污染活跃度对岩溶发育带地下水补给径流区进行水质过滤。

8.根据权利要求7所述的一种岩溶发育带地下水补给径流区污染控制系统，其特征在于，还包括：

分析模块，与所述控制模块连接，用于进行污染预警处理之后，分析污染源，并采集污染源在预设时长内的污染关联数据；以及分析所述污染关联数据的走势规律，根据所述走势规律监测所述污染源的异常。

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