[发明专利]水环境预警方法和装置

说明书

本发明公开水环境预警方法和装置，方法包括：获取水质监测数据和SUNTANS水动力预报数据；基于监测数据和预报数据的基本动力学过程，获取粒子追踪结果；基于监测数据和预报数据的生态动力学过程，或者基于粒子追踪结果的生态动力学过程，获取伴随营养盐循环的水质模拟结果和生态模拟结果；根据粒子追踪结果和水质模拟结果进行水质预警；根据生态模拟结果进行水华预警。本申请实施例提供的方案利用水体中部份水质指标浓度与生物过程存在高度相关性这一特性，实现利用较易获取的观测变量驱动生态动力学过程，达到基于水体的实时水质状态进行水质模拟预报的目的。

技术领域

本发明属于环境预警技术领域，尤其涉及水环境预警方法和装置。

背景技术

湖泊、河流及河口水质的恶化已经成为我国一个突出的环境问题。在治理水体污染时，必须掌握污染物质随水流是如何掺混、迁移和分布的，以便进行预测及治理，这样才能有的放矢。水动力是关于描述水体的微观运动的研究，而水动力模型则是一种探寻其中物理过程的方法。

水质(water quality)水体质量的简称。它标志着水体的物理(如色度、浊度、臭味等)、化学(无机物和有机物的含量)和生物(细菌、微生物、浮游生物、底栖生物)的特性及其组成的状况。水质为评价水体质量的状况，规定了一系列水质参数和水质标准。如生活饮用水、工业用水和渔业用水等水质标准。

水华(Algal Blooms)指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻(又叫蓝细菌，包括颤藻、念珠藻、蓝球藻、发菜等)、绿藻、硅藻等大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。“水华”现象在我国古代历史上就有记载。另外，海水中若出现类似现象(一般呈红色)则称为赤潮。水华的防控措施主要有打捞、絮凝除藻和生物控藻等。

从1925年世界上第一个S-P模型(斯特里特-费尔普斯模型)提出到现在将近一百年的时间内，水质模型的研究取得了丰硕的成果，模型的功能从最初研究溶解氧的变化关系，发展到今天包含水环境容量计算、水文动力学研究、水环境质量评价和预测在内的一系列功能，研究的水质成分由一种目标物增加到几十种,计算工具从原始的人工计算发展到计算机自动提取数据智能化计算程序，适用范围从简单的一维河流发展到目前几乎涵盖所有类型水体的各类先进水质模型。

一个理想的模型通常可以描述、重复甚至预测自然界水体(河流、湖泊、河口、海岸、水库、湾等)详细的运动过程，如在某时某刻某个地理位置的水流走向、水面高度等信息。而想要准确的模拟出这些物理参量，模型的输入数据的准确性至关重要，如地形数据、气象数据(风、降水、日照、蒸散发等)的空间分辨率、出流、入流、潮/水位的时间分辨率等。但即使这些输入数据足够精准，也未必能够得到理想的结果，通常来说与模型相关的水动力参数也是影响模拟效果的主要因素，对模型参数进行设置以得到最为理想结果的过程成为参数率定(Calibration)；另一方面，上面提到的模型网格剖分以及计算方法也会对结果有着微小的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种水环境预警方法和装置，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本发明实施例提供一种水环境预警方法，包括：获取水质监测数据和SUNTANS水动力预报数据；基于监测数据和预报数据的基本动力学过程，获取粒子追踪结果；基于监测数据和预报数据的生态动力学过程，或者基于粒子追踪结果的生态动力学过程，获取伴随营养盐循环的水质模拟结果和生态模拟结果；根据粒子追踪结果和水质模拟结果进行水质预警；以及根据生态模拟结果进行水华预警。