[发明专利]一种突发水污染正逆耦合溯源方法及系统

权利要求书

1.一种突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，包括：

获取监测水域的力学参数和水质监测参数；所述水质监测参数包括多个监测指标的浓度值；

根据所述力学参数和所述水质监测参数建立河道一维正向水质模拟模型；

对于任意一个所述监测指标，采用逆向优化溯源模型对所述河道一维正向水质模拟模型进行测算，得到多个同效溯源解；所述同效溯源解包括污染源的个数、污染排放位置、污染排放强度和污染排放时间；

将所有的监测指标的同效溯源解划分为第一组和第二组；所述第一组中的同效溯源解中污染源的个数为1；所述第二组中的同效溯源解中污染源的个数为2；

将所述第一组确定为一个同效溯源解群，并对所述第二组中的同效溯源解的污染排放位置进行聚类，得到多个同效溯源解群；

对每个所述同效溯源解群进行贝叶斯概率更新，将后验概率最大的所述同效溯源解群确定为决策解群。

2.根据权利要求1所述的突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，所述获取监测水域的力学参数和水质监测参数，包括：

根据河流流域自然地理特征确定污染测站或控制断面所对应的所述监测水域；

测量所述监测水域的所述力学参数和所述水质监测参数；所述力学参数包括：平均河道宽度、河流纵向的流速和水深；所述水质监测参数还包括纵向扩散系数和污染物一阶衰减系数。

3.根据权利要求2所述的突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，所述河道一维正向水质模拟模型包括：

其中，U表示所述河流纵向的流速，D表示所述纵向扩散系数，K表示所述污染物一阶衰减系数，t表示所述污染排放时间，x表示所述污染源排放位置，C表示污染事件发生后时刻t沿河道方向距离污染源x处的污染源浓度，m表示污染源处单位面积上的所述污染排放强度。

4.根据权利要求1所述的突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，所述对于任意一个所述监测指标，采用逆向优化溯源模型对所述河道一维正向水质模拟模型进行测算，得到多个同效溯源解，包括：

确定各所述监测指标的预设污染变量矩阵；所述预设污染变量矩阵的参数包括污染源的个数、污染排放位置、污染排放强度和污染排放时间；

利用所述河道一维正向水质模拟模型分别对每个所述污染源进行计算，并将计算结果进行叠加，得到所有污染源同时作用下的理论值；

计算所述理论值与对应的监测指标的浓度值的残差，若所述残差小于设定阈值，则所述预设污染变量矩阵为所述同效溯源解；若所述残差大于或等于所述设定阈值，则将所述残差最小作为优化目标，利用遗传算法对所述预设污染变量矩阵进行调整，得到调整后的预设污染变量矩阵，根据调整后的预设污染变量矩阵重新计算理论值并与所述残差比较，直到理论计算值小于所述设定阈值。

5.根据权利要求1所述的突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，对所述第二组中的同效溯源解的污染排放位置进行聚类，得到多个同效溯源解群，包括：

将所述第二组中的每个同效溯源解的两个污染排放位置分别作为横坐标和纵坐标组成多个同效溯源点，并绘制在二维坐标系中；

以每个所述同效溯源点的欧氏距离最小为依据，采用k-means聚类算法进行分组，得到多个所述同效溯源解群。

6.根据权利要求1所述的突发水污染正逆耦合溯源方法，其特征在于，对每个所述同效溯源解群进行贝叶斯概率更新，将后验概率最大的所述同效溯源解群确定为决策解群，包括：

对于任意一个所述同效溯源解群，计算所述同效溯源解的先验概率；所述同效溯源解群包括三个监测指标的同效溯源解；

根据某一个所述监测指标的先验概率，依次通过另两个所述监测指标的所述先验概率进行概率更新，得到所述同效溯源解群中所有监测指标的后验概率；

比较所有的所述同效溯源解群中的所述后验概率，并将所述后验概率最大的所述同效溯源解群确定为决策解群。