[发明专利]一种基于多因素耦合的输变电水环境指标预测方法

说明书

本发明涉及输变电环境监测与评价领域，尤其涉及一种基于多因素耦合的输变电水环境指标预测方法。该方法通过获取纳污水体监测断面的水环境指标及其外部影响因素，构建基于“时间‑采样点‑指标”的断面水环境指标矩阵和外部因素矩阵，形成基于断面水环境指标的反馈时间序列和基于外部因素的输入时间序列，以此为基础构建基于多因素耦合的时滞非线性自回归映射网络，进而构建输变电水环境指标预测模型，实现根据断面水环境指标和外部因素两个时间序列的过去值预测断面水环境指标的将来值。通过该模型可以提前预测输变电建设工程对纳污水体水环境的影响，为输变电工程水环境监测和预警提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及输变电环境监测与评价领域，尤其涉及一种基于多因素耦合的输变电水环境指标预测方法。

背景技术

输变电建设项目是将电能的特性(主要指电压、电流)进行变换并从电能供应地输送至电能需求地的建设项目。根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环境影响评价法》、《建设项目环境保护管理条例》和国家环境保护标准《环境影响评价技术导则输变电》的要求，输变电建设项目必须进行环境影响评价。输变电建设工程，尤其是在水中立塔施工、跨越水体及在水体附近走线的工程施工中，可能会对纳污水体水环境产生影响。根据我国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则输变电》，输变电水环境影响指标包括pH值、化学需氧量COD、五日生化需氧量BOD₅、氨氮NH₃-N和石油类，换流站外排冷却水如作为农业用途时，还需对全盐量(mg/L)等进行分析。这些指标的变化既受输变电建设项目废水、污水排放情况的直接影响，也受纳污水体的水位、水温、流速等外部因素的间接影响。区分影响输变电水环境指标的直接因素和间接因素，构建输变电水环境指标预测模型，就可以预测输变电水环境指标的变化规律，进而根据该变化规律准确评估输变电建设工程是否对水环境产生影响及影响的程度。因此开展输变电水环境指标预测模型和预测方法的研究具有重要的意义。

输变电建设工程对水环境的影响主要来自于施工废水和生活污水，其中施工废水包括基础施工泥浆、施工现场拌合废水、砂石料冲洗及物料清洗筛选废水、机修含油废水等。施工废水和生活污水排入纳污水体水体后，将改变pH值、化学需氧量COD、五日生化需氧量BOD₅、氨氮NH₃-N和石油类等多种水环境指标。未安装或已安装未正常使用污水处理设备、污水回用设施、雨污分流管网、旁站监理污水处理设施、旁站监理变电站事故油池、混凝土搅拌废水处理设施等设备或设施，将导致纳污水体水环境指标发生变化。采用传统方法预测输变电水环境指标，通常根据污染物在水体中运动变化规律及其影响因素相互关系，建立数学表达式和数学模型，预测输变电工程对水环境的影响，如河流零维水质模型、河流一维水质模型、河流二维水质模型、溶解氧模型、河口水质模型等，这些模型的参数多由实验室测定、野外观测以及通过资料分析得出的经验公式等方法求得。这些传统预测方法在输变电工程水环境监测的实际使用过程中，存在模型的维数和状态确定复杂、模型参数估值依赖于经验、模型求解困难等不足，因此如何构建输变电水环境指标预测模型并准确预测水环境指标是迫切需要解决的问题。

水环境指标预测研究方面，中国专利申请，申请公布号为CN110765419A，申请公布日为2020年2月7日的发明公开了一种基于多源数据耦合的重要水功能区水质风险测评方法，采用河流、湖库一维稳态混合衰减模型刻画风险物资的产生、输移以及对受纳对象影响过程，获取水系风险场指数；中国专利申请，申请公布号为CN109886568A，申请公布日为2019年6月1日的发明公开了一种危化品道路运输流域水环境风险评估方法，根据危化品泄漏污染物特征采用零维水质模型、忽略弥散的一维稳态水质模型和一维动态混合模型分别刻画持久性污染物、非持久性污染物和非持久性、非稳定态污染物在水中的扩散过程。上述研究本质上还是属于基于数学表达式的传统水环境指标预测方法，模型中参数如综合消减系数、衰减速度常数、弥散系数等的估值仍依赖于经验，且未考虑多因素耦合对水环境指标预测模型的影响。同时，由于上述研究是针对通用场景或危化品道路运输特定场景提出的，未考虑输变电建设工程对水环境影响的特殊性。因此，基于上述文献记载的方法并不能有效解决输变电工程水环境影响的预测和评估问题。

发明内容