[发明专利]复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法

说明书

本发明公开了复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法。基于复杂多变的河网水文动力特征、保守物质随水流同步传输机理以及污染物迁移转化规律，开发了河网水动力、保守物质以及常规污染物水质一体化耦合数值模型；通过突发事故情景模拟，动态追踪了事故废水和事故污染物在河网中的传输过程与路径，得到了不同敏感受体处事故污染物及其相应的保守物质浓度过程线，估算出不同敏感受体处事故影响的反应时间、持续时间和最大污染物浓度。本发明可为常规突发性水污染预警预报提供技术支持，使环境管理者能够及时准确地做出应急决策，避免了耗费大量的财力成本和时间成本，具有很强的实用性和广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及一种复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，属于水环境健康风险领域。

背景技术

近年来，全球发生了多起重大水污染事故，严重威胁着人类健康与生命安全，造成了巨大经济损失、社会不安定和生态环境的严重破坏，甚至引发国际纠纷，已成为全世界极为关注的环境问题之一。由于突发水污染事故的不确定性和不可预知性，我们只能有效预防和积极应对。预警技术是科学判定风险变化、提升应急响应水平和规避污染风险的有力手段，因此成为了国内外水环境专家学者们一直关注的热点。从国内外学者们的研究成果可知，目前突发性水污染预警研究主要围绕重金属离子、可溶性和难溶性非金属有毒物等非常规污染物开展研究，而对化学需氧量、氮磷等常规污染物突发水污染预警关注的甚少。由于水体中非常规污染物本底浓度较低及受边界来水来质干扰较小，只要根据受体处非常规污染物浓度过程线就可估算出事故影响的特征值。然而，常规突发事故污染预警与之不同，水体中任一受体处事故污染物浓度都可看作是边界来水来质条件下事故污染物和其他各类污染负荷综合作用的结果，因此无法仅根据受体处事故污染物浓度过程线较准确地估算出事故影响的特征值。非正常废水的大量排放是高度城镇化地区突发性水污染事故的主要发生形式之一(如太湖流域和珠江流域)。如何较准确地估算常规突发性水污染事故的影响时间和影响程度，是一个值得深入研究的课题。

发明内容

发明旨在针对现有技术不能较准确地估算常规突发性水污染事故的影响时间和影响程度的问题，提供一种复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，作为现有突发性水污染预警技术体系的有益补充。

技术方案：本发明提供了一种复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、首先确定研究区域，然后界定模型计算的物理边界；

步骤2、对物理边界内天然河道进行概化，采用软件对河网节点和断面进行自动编码，依据地形大断面资料确定各断面的物理参数；

步骤3、开发河网水动力、保守物质和常规污染物水质一体化耦合模型，模型之间采用同步求解方式；

步骤4、收集并整理研究区边界和面上监测站点水文水质时间系列资料，将其处理成河网水动力水质模型计算所需的外边界条件和初始条件；收集并整理研究区降水、蒸发以及点、面源等资料，点源按旁侧入流处理成河网水动力水质模型的内边界条件，面源通过产流产污计算并按均匀旁侧入流处理成河网水动力水质模型的内外界条件；

步骤5、对保守物质水质模型的内外边界条件和初始条件进行定义与赋值；

步骤6、根据河网水动力模型和常规污染物水质模型各参数的物理意义进行初值设定，然后启动模型进行参数率定，调整参数后进行模型效验，以验证模型结构和参数的合理性；

步骤7、保守物质水质模型无参数，采用断面水量组分平衡原则进行效验；

步骤8、根据研究区突发事故调查，设置突发事故情景，给出事故的发生时间、事故废水排放量、事故污染物排放量；

步骤9、对于不同事故情景，设置河网水动力水质模型运行所需的外边界条件和点面源内边界条件；设置不同事故情景下保守物质水质模型运行所需的内边界条件；