[发明专利]一种基于物料守恒与时程相似的水污染溯源方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于物料守恒与时程相似的水污染溯源方法及系统，通过获取排水管网布置图及管网水流流向数据，建立空间拓扑关系，并对排水管网外围设置水质监测节点，对水质监测节点进行水质监测。判断水质监测节点的水质因子是否超标，当判定为不超标时，继续对水质监测节点进行水质监测，当判定为超标时，基于超标水质因子的水质监测数据确定溯源边界，此时，对溯源边界内的排水管网外围的水质节点的水质监测数据继续进行监测，并基于监测数据进行反向溯源，确定污染源范围。本发明构建了城市污水管网水污染的反向溯源模型，动态布设监测点位，逐步缩小溯源范围，所需的水质监测数据样本量小，最大限度地利用监测信息，提高了溯源效率。

技术领域

本发明涉及水污染溯源技术领域，特别是涉及一种基于物料守恒与时程相似的水污染溯源方法及系统。

背景技术

随着经济社会的高速发展，高强度生产、生活活动给城市水环境带来了高通量的污染负荷。作为主要的汇流通道，排水管网收集了城区绝大部分生产和生活污水。排水管网是由多条管道组成拓扑网络，通过一条条支线连接到不同的排水户，每个排水户系网络的一个节点。当排水户排水水质不达标，如污水处理设施不达效、偷排或意外时，超标污染物将沿着“节点-支线-干线”通道扩散，由此引发城市污水管网水污染事件，进而导致水体水质恶化、水生态环境受到严重危害。

污染溯源是解决水污染事件的前提。现有技术中，溯源方法主要有水质指纹法、同位素示踪法和线粒体DNA溯源法等。尽管这些方法在污染物溯源工作中得到了应用，但这是方法尚存在一定不足，即须布设大量监测点位进行连续监测，成本高、耗时耗力，并且存在监测信息利用不充分、溯源效率低的现象，亟需一种针对城市管网水污染事件的高效溯源方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物料守恒与时程相似的水污染溯源方法及系统，可以减少监测点的布设数量，低成本高效率的锁定污染源的范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种基于物料守恒与时程相似的水污染溯源方法，所述水污染溯源方法包括：

步骤1：获取排水管网布置图及管网水流流向数据；

步骤2：基于所述排水管网布置图及管网水流流向数据建立空间拓扑关系；

步骤3：基于所述空间拓扑关系，在所述排水管网外围设置水质监测节点，获取排水管网外围的水质监测数据，记为第一水质监测数据；

步骤4：基于所述排水管网外围第一水质监测数据判断水质因子是否超标；若第一水质监测数据大于第一预设阈值，则判定为超标，超标的水质因子为溯源因子，执行步骤5；若第一水质监测数据小于或等于第一预设阈值，则判定为不超标，返回步骤3；

步骤5：基于超标的水质因子水质监测数据确定超标断面位置；

步骤6：基于所述超标断面位置确定溯源边界；

步骤7：获取溯源边界内的排水管网外围的水质监测数据，记为第二水质监测数据；

步骤8：基于所述第二水质监测数据，进行反向溯源，确定污染源范围；

可选地，所述排水管网包括主管道和支路管道。

可选地，所述溯源方法在所述步骤8后还包括：获取所述污染源范围内的工厂、企业名录，锁定偷排源头。

可选地，所述基于所述第二水质监测数据，进行反向溯源，确定污染源范围，具体包括以下步骤：

步骤801：建立物料平衡模型；

步骤802：基于所述物料平衡模型及所述第二水质监测数据，计算所述溯源边界内水质监测节点水量，并基于所述水量计算溯源因子的平衡误差；

步骤803：基于所述平衡误差计算所述溯源边界内的排水管网漏损率；