[发明专利]一种基于Web-GIS的水污染扩散模拟可视化方法

说明书

本发明涉及数据模拟技术领域，具体是一种基于Web‑GIS技术进行可视化展现的方法，主要针对河流突发环境污染事件污染物扩散进行模拟分析。本发明利用大数据平台对水环境突发环境污染时间进行扩散模拟，根据采集水下地形、水文数据，断面水位及流量变化情况，通过模拟计算某河段突发水污染事故后，不同应急工程措施下污染云团沿程各个时刻变化情况，定量预测污染云团峰值、纵向离散长度和影响范围，为突发水污染事故的应急处理提供了预测仿真基础，为不同应急措施的选择提供了数据支撑。

技术领域

本发明涉及数据模拟技术领域，具体是一种基于Web-GIS技术进行可视化展现的方法，主要针对河流突发环境污染事件污染物扩散进行模拟分析。

背景技术

本发明旨在为平时没有发生突发水污染环境事件时能够有效的模拟水环境污染，为环境应急演练支撑，同事也能够更快的处理突发水污染环境事故，为领导决策进行辅助支撑，减少水环境污染事件造成的影响。

发明内容

本发明基于Web-GIS技术，结合一维水质模型和一维水动力模型，以可视化的方式，实时显示污染物的扩散范围、扩散迁移情况。在动态显示中，基于OPENGL可视化技术，接入机理模型计算生成的污染物扩散信息，并对扩散结果进行渲染；基于GeoServer Web GIS地图服务，结合OpenLayers前端展示技术，实现事故信息的GIS检索；基于GeoServer空间分析服务，采用缓冲区空间分析方法分析污染事故造成影响，生成相关预警信息。

为了实现上述功能，本发明所采用的技术方法是：

一种水环境污染扩散模拟方法根据标准化的输入数据,计算各项水质成份的特征和变化结果，本发明主要通过一维水质模型和一维水动力模型的计算，使用MATLAB、GIS等相关应用软件，再结合大数据平台，实现污染扩散的模拟。

一种基于Web-GIS的水污染扩散模拟可视化方法，包括如下步骤：

S1、采集河水的平均河流速度、宽度、水位、苯的降解系数、日常苯污染物的浓度、苯污染物排放浓度，苯污染物排放流量、设置断面经纬度等参数，河水设置n个断面：断面1(经度：x₁；纬度：y₁)、断面2(经度：x₂；纬度：y₂)、…、断面n-1(经度：x_n-1；纬度：y_n-1)、断面n(经度：x_n；纬度：y_n)；

S2、河流一维水质模型由河流的连续方程和质量方程联解求得，当河流遭受污染时，实际的断面浓度分布与断面浓度的平均值偏差不大时常采用的水污染预测模型；污染物浓度分布沿程的变化以及各个断面上污染物浓度随时间的变化；

式中：C为断面污染物浓度；V为河流平均速度；K为降解系数；x为距离；S为支流入流中污染物的量，S近似为0；

二维一阶偏导方程进行求解可得：

式中：C为断面污染物浓度；V为河流平均速度；K为降解系数；x为距离；σ为0～K 之间的常数；Q_pC_p为河流流量和河流中污染物的基本浓度；Q_eC_e污水排放量和污水污染物浓度；

一维水动力模型指水流受力与运动相互关系的数学模型，依据流体力学基本方程，建立数学模型,对流动水的动力过程进行数值模拟：

连续方程：

动量方程：