CN116384285B - 一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法及系统,方法包括:收集河段排污口基本资料;确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;构建三维水动力模型,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况‑模拟结果相互映射的样本数据库;构建插值计算模型,判断突发性水污染事件影响范围,核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序;推求应急调控方案库,并优选满足要求的应急调控方案,同时实施事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案,直至突发性水污染事件得到有效控制。本发明提供一种快速、准确判断河道内突发性水污染事件影响范围,并及时提出有效应急调控措施的方法和系统。
Description
技术领域
本发明属于水环境保护和河流动力学领域,更具体地,涉及一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法及系统。
背景技术
突发水污染事故是指由人为或自然原因造成的污染物进入水体,对水环境、生物和人体健康造成一定危害的突发性事故,由于事故主要污染物来源于病原微生物、有机类、油类、致色物质、重金属等,具有事故类型多、发生时间急、应急处置难等特点。突发水污染事故发生后,会导致大量污染物进入水体,造成水质恶化、水生态系统退化,影响生产生活用水安全,造成巨大经济损失,甚至恶劣的社会影响。
当前,为有效科学应对突发水污染事故,突发水污染事故应急处置不仅仅包括事故发生后采取快速有效工程和非工程措施全面系统遏制事故事态蔓延,减缓事故影响范围,降低事故产生社会经济损失,还包括统筹协调各级政府和多个部门,强化联动,专业互补,通过环境风险分析、数值模拟计算、智能算法优化、事故预警预演等方式,建立应对突发水污染事故的应急预警体系、应急监测体系、应急管理体系和应急处理预案,并提供全方位多维度的组织保障、制度保障和技术保障。因此,结合流域和区域特点,采用工程和非工程措施,制定一套覆盖突发水污染事故发生前、中、后全阶段的应急调控方法及系统,快速、准确、科学、系统应对突发水污染事故,是实现流域水生态环境保护和保障人民生命财产安全的重要举措。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,在应对多受端水域突发水污染事故时,提出了一种在事故发生前构建事故发生样本数据库、事故发生中制定实时反馈和滚动优化应急调控方案,事故发生后确定应急调控方式和工作程序的突发水污染事故应急调控方法和系统,可以有效提高应对突发水污染事故的能力,最大限度地预防和减少突发水污染事故的发生及其危害,为流域和区域水安全提供可靠保障。
根据本发明的第一方面,提供了一种多受端水域突发水污染事故应调控方法,包括以下步骤:
步骤1:收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料、河段特征污染物背景浓度;
步骤2:基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
步骤3:构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;
步骤4:基于样本数据库,构建插值计算模型,快速准确判断突发性水污染事件影响范围,进一步核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序;
步骤5:推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选满足要求的应急调控方案,同时实施事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案,直至突发性水污染事件得到有效控制。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以作出如下改进。
可选的,在步骤2中,所述基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级包括:
2.1确定环境质量标准、污染物排放标准和环境保护目标;
2.2考虑不同污染物因子,确定不同污染物泄漏程度对应突发性水污染事件的事故等级;
2.3提出不同事故等级对应的应急调控方式和工作程序,包括人员组织、监测调查和保障措施相关要求。
可选的,所述不同污染物因子包括但不限于氨氮、化学需氧量、总磷、总氮和重金属。
可选的,所述事故等级划分按事故严重程度划分为多个不同等级;其中,等级划分应首先考虑目标河段环境质量控制标准、水环境保护目标敏感程度,其次考虑水污染源废污水量、污染物种类及污染物浓度。
可选的,在步骤4中,所述基于样本数据库,构建插值计算模型,快速准确判断突发性水污染事件影响范围,进一步核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序包括:
基于样本数据库,构建映射关系模型,对突发污染事故可能的影响范围、程度以及影响时长做出快速判断;基于样本数据库,构建插值计算模型,建立快速预判方法,研判事故影响程度和范围,并反馈至步骤2,动态调整事故等级,基于构建的样本数据库及插值计算模型,预判事故在采取不同应急处置措施后的影响范围、时长,确定应急调控方式和工作程序。
可选的,所述映射关系模型为:
(10)
式中,为突发污染事故发生后受影响水域的最大长度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域的距岸边的最大宽度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域内保护目标的最大水质浓度,mg/L;/>为突发污染事故发生后影响的最大时间长度,h;/>为河段上游来流流量,m3/s;/>为河段下游水位,m;/>为污染源强,g/s;/>为突发污染事故发生持续时间,h。
可选的,所述插值计算模型如下:假设已知函数在/>、/>、、/>这四个点的值,则
在方向进行插值为
(11)
在方向进行插值为
(12)
式中,、/>、/>为样本数据库中某一样本的信息,其中前两者为/>、/>、/>、/>中任意两种,第三者是/>、/>、/>、/>中任意一种,以此类推;同样,/>、/>、/>则为突发污染事故发生对应的信息。
可选的,所述步骤5中,所述推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选满足要求的应急调控方案,同时实施事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案,直至突发性水污染事件得到有效控制包括:
5.1基于样本数据库,再次构建插值计算模型,推求事故应急处置方案库,包括控制污染源汇入、上下游水库联合调度,并根据应急处置方案相关参数优选满足要求的应急调控方案;
5.2根据应急调控方案的模拟结果科学制定应急监测方案;
5.3根据应急监测方案的监测结果,动态更新事故等级,优化调整应急调控方案和应急监测方案,形成滚动互馈机制。
可选的,在步骤5.2中,所述根据应急调控方案的模拟结果科学制定应急监测方案包括:
安排事故现场监测采样,重点关注对环境保护目标的监测,并在事故发生地设置背景采样断面或点,依据预判的可能影响范围,沿程设置多个监测断面。
根据本发明的第二方面,提供一种多受端水域突发水污染事故应急调控系统,包括:
资料收集模块,用于收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料、河段特征污染物背景浓度;
事故等级划分模块,用于基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
样本数据库构建模块,用于构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;基于样本数据库,构建插值计算模型,判断突发性水污染事件影响范围,核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序;
应急调控模块,用于推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选应急调控方案,同时开展事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案。
本发明的技术效果和优点:
本发明基于河段水文情势分析,通过构建高精度水质水动力数学模型进行多种设计工况模拟,集成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库,根据突发性水污染事件发生时的水位、流量、源强参数,依托样本数据库快速确定混合区长度、事故排放影响范围,并及时提出应急处置措施,节省突发性水污染事件应急处置时间。通过在事故发生前构建事故发生样本数据库、事故发生中制定实时反馈和滚动优化应急调控方案,事故发生后确定应急调控方式和工作程序的突发水污染事故应急调控方法和系统。可以有效提高应对突发水污染事故的能力,最大限度地预防和减少突发水污染事故的发生及其危害,为流域和区域水安全供可靠保障。其具有反应速度快、准确度高、处置及时的特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法流程图;
图2为本发明实施例提供的采用多线性插值方法的x、y方向插值的示意图;
图3为本发明实施例提供的不同工况排污口附近水域氨氮混合区范围示意图;
图4为本发明实施例提供的不同工况排污口附近水域总氮混合区范围示意图;
图5为本发明实施例提供的氨氮丰水期浓度横向、垂向分布示意图;
图6为本发明实施例提供的总氮丰水期浓度横向、垂向分布示意图;
图7为本发明实施例提供的氨氮枯水期浓度横向、垂向分布示意图;
图8为本发明实施例提供的总氮枯水期浓度横向、垂向分布示意图。
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。
可以理解的是,基于背景技术中的缺陷,本发明实施例提出了一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,具体如图1所示,所述事故应急调控方法包括以下步骤:
步骤1:收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料、河段特征污染物背景浓度。
具体地,环境现状包括河段水文气象、泥沙、水环境资料及管控要求和水生生态资料;河段水文气象包括气候、水文资料;水环境资料包括污染源现状、取排水口现状和水环境质量;水生生态资料包括浮游动植物、底栖动物、周丛生物和鱼类资源。
河道实测地形包括河道水下实测高程数据;
水利水电工程资料包括上水库泄流量和下水库运行水位,并以此作为模型边界条件进行调度;调度原则,结合上下游水库工程任务,掌握水库调度运行方式,包括防洪调度、发电调度、航运调度以及生态调度。其中,下水库运行水位包括:上下游水库特征水位及相应库容。
河段特征污染物背景浓度包括水质因子背景浓度以及河段主要水污染源排放情况,水质因子背景浓度主要包括上水库下泄特征污染因子背景浓度、主要水污染源位置、类型、入河方式、排放规律、对应的污染物来源及名称、污染源距入河排污口的距离。各水质因子的入库背景浓度可以根据近几年的上游(水库)、支流入汇断面监测资料确定。
需要进行说明的是,河段排污口包括但不限于河段污水处理厂、排污口、水文水质情况、水利工程等污染源的基本资料。
步骤2:基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
需要进行说明的是,所述基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级包括:
2.1确定环境质量标准、污染物排放标准、环境保护目标;
所述步骤2.1中,环境质量标准参考《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)、《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)。污染物排放标准参考《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002);环境保护目标包括饮用水源区、回水影响范围河段水质,可适当设置背景和控制断面重点监测。
2.2考虑不同污染物因子,确定不同污染物泄漏程度对应突发性水污染事件的事故等级,构建突发污染事故风险等级划分体系;
所述步骤2.2中,不同污染物因子包括但不限于氨氮、COD(化学需氧量)、总磷、总氮、重金属;
所述风险等级划分按事故严重程度划分为五个等级(A、B、C、D、E级)。风险等级划分应首先考虑目标河段环境质量控制标准、水环境保护目标敏感程度;其次考虑水污染源废污水量、污染物种类及污染物浓度。
2.3提出不同事故等级对应的应急调控方式和工作程序,包括人员组织、监测调查的相关要求。
需要进行说明的是,指标体系中水环境保护目标敏感程度可细分为敏感、较敏感、不敏感;污染物种类及复杂程度可细化为复杂、中等、简单。
步骤3:构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;
需要进行说明的是,所述步骤3中,结合步骤2中的不同事故等级、污染源分布特征、河道形态及河段预测因子迁移转化特性,考虑敏感保护对象,采用三维水动力水质模型对河段水动力和水质特性进行计算。模型计算结合上、下游水位调度运行特征,设置上水库不同流量级的下泄流量、下水库不同运行水位、水污染源不同排放量级以及上游不同来流背景,进行多种设计工况的组合计算,并将计算结果结合上下游运行调度规则,分时段整理、集成,形成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库,并采用神经网络算法进行数据训练、基于实测数据不断完善。
需要进行说明的是,数值模型上下游边界依托上下游水文站提供,必要时可补充开展水文监测。水质模块汇入条件分为污水量和污染物浓度,按照排污口排污允许值上限至水污染源未经处理实际源强适当划分,形成各工况的排污点源边界条件。
在本实施例中,构建三维水动力模型表示为:
(1)连续性方程:
(1)
(2)
式中,u、v、w为x、y、z方向的流速分量,S为源项的流量。
(2)动量方程:
x方向:
(3)
y方向:
(4)
z方向:
(5)
式中:x,y为水平坐标,z为垂向坐标;u、v、w分别为x、y、z方向的流速分量;t为时间;h为总水深;η为水面高程;g为重力加速度;为水体参考密度;f为柯氏力参数;Pa为当地大气压;/>为辐射应力;vt为垂向紊动粘性系数;Fu、Fv为水平应力项,可描述为
(6)
(7)
式中A为水平涡粘系数。
进一步的,三维水质模块采用三维水质对流扩散方程,表示为:
(8)
(9)
式中:C为污染物浓度;Cs为源强;Dv为垂向扩散系数;Dh为水平扩散系数,其他参数与水动参数含义相同。
步骤4:基于样本数据库,构建插值计算模型,快速准确判断突发性水污染事件影响范围,核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序;
在本实施例中,基于综合突发污染事故发生时段、来水流量级、下游水库运行水位、污染物泄漏量要素集合成样本数据库,并构建映射关系模型;对突发污染事故可能的影响范围、程度以及影响时长作出快速判断;基于样本数据库,构建插值计算模型,建立快速预判方法,研判事故影响程度和范围,并反馈至步骤2,动态调整事故等级;基于构建的样本数据库及插值计算模型,预判事故在采取不同应急处置措施后的影响范围、时长,确定应急调控方式和工作程序。
其中映射关系模型为:
(10)
式中,为突发污染事故发生后受影响水域的最大长度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域的距岸边的最大宽度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域内保护目标的最大水质浓度,mg/L;/>为突发污染事故发生后影响的最大时间长度,h;/>为河段上游来流流量,m3/s;/>为河段下游水位,m;/>为污染源强,g/s;/>为突发污染事故发生持续时间,h。
对于上游来流流量、河段水位、污染源源强等因子,考虑每个因子呈现一定的相关关系,因此,采用多线性插值的方法,若要计算函数在/>的值,具体如图2所示,假设已知函数/>在/>、/>、/>、/>这四个点的值,则,
在方向进行插值为
(11)
在方向进行插值为
(12)
式中,、/>、/>为样本数据库中某一样本的信息,其中前两者为/>、/>、/>、/>中任意两种,第三者是/>、/>、/>、/>中任意一种,以此类推。同样,/>、/>、/>则为突发污染事故发生对应的信息。
步骤5:推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选应急调控方案,同时开展事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案。
需要进行说明的是,所述应急调控方案包括水污染源汇入控制和上、下游水库调度。水污染源汇入控制主要是水污染源的物理拦蓄;上、下游水库调度方案包含年内不同时段水库运行水位、来水流量级、控制污染范围所需的水库泄放拦蓄方案。
突发性水环境污染事故的应急监测分为事故现场监测和跟踪监测两部分。应急监测实施方案包括采样断面布设、监测项目、监测频次、采样时间和跟踪采样监测。本步骤进一步包括以下步骤:
5.1基于样本数据库,再次构建插值计算模型,推求事故应急调控方案库,包括控制污染源汇入、上下游水库联合调度等,并根据应急调控方案相关参数优选满足要求的应急调控方案;
进一步的,在本步骤中,采用步骤3的逆向方法,基于样本数据库,再次构建插值计算模型,反向推求事故应急调控方案库,包括控制污染源汇入、上下游水库联合调度等,并根据应急处置方案相关参数优选满足要求的应急调控方案和应急监测方案。
5.2根据应急调控方案的模拟结果科学制定应急监测方案;
具体包括:安排事故现场监测采样,事故现场监测采样断面(点)的设置以突发环境事件发生地及其附近区域为主,重点关注对环境保护目标的监测,并在事故发生地设置背景采样断面(点),同时依据预判的可能影响范围,沿程设置3~5个监测断面。
5.3根据应急监测方案的监测结果,动态更新事故等级,优化调整应急调控方案和应急监测方案,形成滚动互馈机制。
进一步的,考虑环境事故的突发性,事故现场应急监测指标主要包括采样点水质、悬浮物、排污口原水和水文(流速和水深)。根据应急监测方案的监测结果,动态更新事故等级,优化调整应急调控方案和应急监测方案,形成滚动互馈机制。
综上所述,本发明实施例所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,基于河段水文情势分析,通过构建高精度水质水动力数学模型进行多种设计工况模拟,集成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库,根据突发性水污染事件发生时的水位、流量、源强参数,依托样本数据库快速确定混合区长度、事故排放影响范围,并及时提出应急处置措施,节省突发性水污染事件应急处置时间。具有反应速度快、准确度高、处置及时的优势。
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式做进一步详细的描述。以下实例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
步骤1.收集目标河段工程概况资料,包括流域水电规划、工程开发和调度运行方式。目标河段上游水库为梯级联合调度群,具有调度灵活、下泄流量变化幅度大的特征。目标河段下游水库正常运行范围在死水位945m至正常蓄水位975m之间;6月底水库水位按不高于防洪限制水位952m控制;汛期7月按照防洪限制水位952m运行;当需要水库防洪时,按防汛主管部门的调度指令,实施防洪调度;水库水位在8月初开始蓄水,并于8月底前蓄至975m,9月以后尽量维持高水位运行,供水期库水位逐步消落;供水期内水库库水位不低于死水位945m,正常运行调度时最小下泄流量不小于900~1160 m3/s的生态流量。
步骤2.1.目标河段水质控制目标为Ⅱ类,河段内分布有国控断面两处。
步骤2.2.目标河段有工业园区一处,园区废污水经污水处理厂处理达标后排放,污水处理厂总规模6万吨/天,园区特征污染物包括汞、镉、钒等。当发生事故排放时,废污水量大且污染物组成复杂,根据风险等级划分标准,确定为A级。
步骤3.1.构建数值模型。结合上、下游水库调度运行规则以及园区污水处理设施事故排放不同的源强等级的逐月开展模拟计算,确定不同入流、水位以及污染源强多工况组合条件下,事故排放影响范围的长度、宽度、深度以及影响时长,集成计算结果构建样本库,基于神经网络算法,进行数据训练,充实样本库并形成数据库。基于实际监测成果,不断完善数据库。
步骤3.2.基于数据库,构建插值计算模型,快速判断出事故排放影响的范围和时长。事故排放30分钟后,影响长度达4200m、宽度达75m,影响下游国控断面水质,断面水质类别有Ⅱ类变为Ⅲ类。
步骤3.3.设置上游水库流量变化、下游水库水位变化以及水污染源拦蓄中措施库。基于步骤3.2的插值计算模型,通过改变上游流量、下游水位分析影响范围的变化情况。
通过上游加大下泄并维持下游水库水位不变,在对陆域废污水进行有效拦蓄后,可有效减小事故排放影响范围至长1600m、宽约40m;可基本消除对国控断面水质的影响。
不改变上游水库下泄过程,通过下游水库抬升水位,在对陆域废污水进行有效拦蓄后,可滞缓事故排放影响国控断面水质的时间至45分钟。
步骤4.基于步骤3模拟计算结果,参考图3-8所示,其中图5、图6、图7和图8分别为污染物浓度在丰水期和枯水期横向、垂向分布示意图,可以得出事故应急措施为上游水库加大下泄流量,同时对事故源进行有效拦蓄。
本发明实施例还提供的一种多受端水域突发水污染事故应急调控系统,包括:
资料收集模块,用于收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料、河段特征污染物背景浓度;
事故等级划分模块,用于基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
样本数据库构建模块,用于构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;基于样本数据库,构建插值计算模型,判断突发性水污染事件影响范围,核定突发性水污染事件的事故等级,并确定应急调控方式和工作程序;
应急调控模块,用于推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选应急调控方案,同时开展事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案。
可以理解的是,本发明提供的一种多受端水域突发水污染事故应急调控系统与前述实施例提供的多受端水域突发水污染事故应急调控方法相对应,多受端水域突发水污染事故应急调控系统的相关技术特征可参考多受端水域突发水污染事故应急调控方法的相关技术特征,在此不再赘述。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料、河段特征污染物背景浓度;
步骤2:基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
步骤3:构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;
步骤4:基于综合突发污染事故发生时段、来水流量、下游水库运行水位、污染物泄漏强度和持续时间,以及经过模拟计算受影响水域的最大长度、距岸边的最大宽度、保护目标的最大水质浓度和最大时间长度集合成样本数据库,构建映射关系模型;对突发污染事故可能的影响范围、程度以及影响时长做出快速判断;并基于样本数据库,构建插值计算模型,研判事故影响程度和范围,并反馈至步骤2,动态调整事故等级,基于构建的样本数据库及插值计算模型,预判事故在采取不同应急处置措施后的影响范围、时长,确定应急调控方式和工作程序;
步骤5:推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选满足要求的应急调控方案,同时实施事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案,直至突发性水污染事件得到有效控制。
2.根据权利要求1所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级包括:
确定环境质量标准、污染物排放标准和环境保护目标;
考虑不同污染物因子,确定不同污染物泄漏程度对应突发性水污染事件的事故等级;
提出不同事故等级对应的应急调控方式和工作程序。
3.根据权利要求2所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述不同污染物因子包括但不限于氨氮、化学需氧量、总磷、总氮和重金属。
4.根据权利要求2所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述事故等级划分按事故严重程度划分为多个不同等级,其中,等级划分首要考虑目标河段环境质量控制标准、水环境保护目标敏感程度,其次考虑水污染源废污水量、污染物种类及污染物浓度。
5.根据权利要求1所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述映射关系模型表示为:
式中,为突发污染事故发生后受影响水域的最大长度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域的距岸边的最大宽度,m;/>为突发污染事故发生后受影响水域内保护目标的最大水质浓度,mg/L;/>为突发污染事故发生后影响的最大时间长度,h;/>为河段上游来流流量,m3/s;/>为河段下游水位,m;/>为污染源强,g/s;/>为突发污染事故发生持续时间,h。
6.根据权利要求1所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述插值计算模型表示如下:假设已知函数在/>、/>、/>、这四个点的值,则在/>方向进行插值为
在方向进行插值为
式中,、/>、/>为样本数据库中某一样本的信息,其中前两者为/>、/>、/>、/>中任意两种,第三者是/>、/>、/>、/>中任意一种,以此类推;同样,/>、/>、/>则为突发污染事故发生对应的信息。
7.根据权利要求1所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述推求减缓或降低突发性水污染事件影响范围的应急调控方案库,并优选满足要求的应急调控方案,同时实施事故应急监测方案,实时反馈、滚动优化应急调控方案和应急监测方案,直至突发性水污染事件得到有效控制包括:
基于样本数据库,再次构建插值计算模型,推求事故应急处置方案库,包括控制污染源汇入、上下游水库联合调度,并根据应急处置方案相关参数优选满足要求的应急调控方案;
根据应急调控方案的模拟结果科学制定应急监测方案;
根据应急监测方案的监测结果,动态更新事故等级,优化调整应急调控方案和应急监测方案,形成滚动互馈机制。
8.根据权利要求7所述的一种多受端水域突发水污染事故应急调控方法,其特征在于,所述根据应急调控方案的模拟结果科学制定应急监测方案包括:
安排事故现场监测采样,重点关注对环境保护目标的监测,并在事故发生地设置背景采样断面或点,依据预判的可能影响范围,沿程设置多个监测断面。
9.一种多受端水域突发水污染事故应急调控系统,其特征在于,包括:
资料收集模块,用于收集河段排污口基本资料,包括:环境现状、河道实测地形、水利水电工程资料和河段特征污染物背景浓度;
事故等级划分模块,用于基于收集的基本资料确定水污染事故控制指标,划分不同事故等级;
样本数据库构建模块,用于构建三维水动力模型,以河段上游流量、下游水位、污染物输入调查资料为基础,确定多种设计工况进行模拟计算,集合成设计工况-模拟结果相互映射的样本数据库;基于综合突发污染事故发生时段、来水流量、下游水库运行水位、污染物泄漏强度和持续时间,以及经过模拟计算受影响水域的最大长度、距岸边的最大宽度、保护目标的最大水质浓度和最大时间长度集合成样本数据库,构建映射关系模型;对突发污染事故可能的影响范围、程度以及影响时长做出快速判断;并基于样本数据库,构建插值计算模型,研判事故影响程度和范围,动态调整事故等级,基于构建的样本数据库及插值计算模型,预判事故在采取不同应急处置措施后的影响范围、时长,确定应急调控方式和工作程序;
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