專利名稱：開(kāi)敞水體突發(fā)污染事件動(dòng)態(tài)污染場(chǎng)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)值建模方法，尤其涉及一種開(kāi)敞水體突發(fā)污染事件動(dòng)態(tài)污染場(chǎng)計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
水庫(kù)、湖泊、河道與河口地區(qū)的水環(huán)境不僅對(duì)區(qū)域的景觀生態(tài)，同時(shí)對(duì)水體中的生物群落、飲用水安全等方面有重要的影響，當(dāng)污染事故發(fā)生后，需要快速計(jì)算出各種因素影響下污染物濃度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布，并進(jìn)行直觀的顯示，然后在根據(jù)污染場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化和污染物的理化特性采用一定的工程和其他措施確定出減少污染損失的有效辦法。當(dāng)前，我國(guó)水污染事故日益頻發(fā)，但水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警應(yīng)急技術(shù)相對(duì)落后，急需要研發(fā)出相關(guān)的計(jì)算、可視化與管理系統(tǒng)，為污染事故的快速計(jì)算、情景分析、事故評(píng)估和防污決策提供手段與依據(jù)。對(duì)于污染物突發(fā)事件常有特點(diǎn)如下(I)突發(fā)水體污染事故的地點(diǎn)是河道、水庫(kù)、湖泊、港口、海洋等，這些水體的空間尺度變化較大，邊界復(fù)雜，這需要模型所采用的計(jì)算網(wǎng)格在計(jì)算邊界擬合、網(wǎng)格加密等控制方面有較強(qiáng)的適用能力，而大多數(shù)模型采用的有結(jié)構(gòu)網(wǎng)格很難靈活適應(yīng)這些具有復(fù)雜變化的邊界；(2)由于點(diǎn)、面源污染事故發(fā)生具有突發(fā)性，發(fā)生污染的位置和個(gè)數(shù)據(jù)有較大的偶然和變動(dòng)性，因此需要在模型計(jì)算過(guò)程中任意靈活給定，即當(dāng)在程序界面上給定污染源的位置、時(shí)間和排放方式后需要設(shè)計(jì)專門的算法轉(zhuǎn)化成水質(zhì)數(shù)學(xué)模型特需的邊界形式；(3)由于污染物的種類繁多、物理化學(xué)參數(shù)各異，各種污染物在水中的降解和反應(yīng)系數(shù)差異較大，很難也沒(méi)有必要在模型中全面計(jì)算各種污染物，依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢污染物理化參數(shù)并輸入到模型界面對(duì)話框中進(jìn)行計(jì)算，即模型的參數(shù)需要靈活設(shè)定；(4)計(jì)算結(jié)果需要進(jìn)行多用戶、多權(quán)限(專家、管理部門、公眾)快速動(dòng)、靜態(tài)態(tài)顯示與發(fā)布，以便于專家對(duì)污染事故快速?zèng)Q策，公眾的快速了解與撤離等。從上述特點(diǎn)來(lái)看，目前絕大多數(shù)水質(zhì)模型與軟件、可視化平臺(tái)都沒(méi)有具體針對(duì)水環(huán)境應(yīng)急決策這一特殊問(wèn)題開(kāi)展專門的計(jì)算方法與軟件平臺(tái)研究。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種開(kāi)敞水體突發(fā)污染事件動(dòng)態(tài)污染場(chǎng)檢測(cè)方法。本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟I)根據(jù)污染源位置及開(kāi)敞水體的流場(chǎng)特征，確定模型計(jì)算的區(qū)域范圍；2)分別獲取數(shù)據(jù)I、數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)3、數(shù)據(jù)4和數(shù)據(jù)5 ；上述數(shù)據(jù)I為先用軟件I對(duì)步驟I)的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格生成得到所述區(qū)域的正交四邊形網(wǎng)格，再根據(jù)每個(gè)所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)地形通過(guò)軟件2進(jìn)行插值地形，得到網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和插值數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)I ;
數(shù)據(jù)I具體如表I所示表I 二維模型網(wǎng)格及其插值數(shù)據(jù)及說(shuō)明
節(jié)點(diǎn)數(shù)單元數(shù)
~1399214425
點(diǎn)號(hào)經(jīng)度(Dec.) 諱度(Dec.) X坐標(biāo)(m)Y坐標(biāo)(m)深(m)上述數(shù)據(jù)2為根據(jù)污染發(fā)生的時(shí)間確定模型計(jì)算的時(shí)間范圍和模型計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)得到模型計(jì)算控制表，作為數(shù)據(jù)2 ；所述數(shù)據(jù)2為開(kāi)始模擬時(shí)間、結(jié)束模擬時(shí)間、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)、輸出時(shí)間步長(zhǎng)、初始 水位、開(kāi)始時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)和結(jié)束時(shí)間風(fēng)場(chǎng)；上述數(shù)據(jù)3為獲取計(jì)算區(qū)域邊界斷面上所需要的水位、流量或本底水質(zhì)濃度時(shí)間序列條件，通過(guò)模型計(jì)算時(shí)間步上的插值后付給模型，作為計(jì)算邊界條件，即為數(shù)據(jù)3，如表2和表3所不表2邊界文件組織表
邊界編號(hào)所屬汊點(diǎn)編號(hào)邊界名稱邊界HQ類型I所屬河道編號(hào)所屬斷面號(hào)I文件名 表3邊界文件數(shù)據(jù)內(nèi)容容形式(DayongQ0707. txt)
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」丨 J__(m3/s)_____(m3/s)_____(m3/s)其它邊界條件數(shù)據(jù)格式與此類似，只是單位不同，水位單位為m，流量單位為m3/s，水質(zhì)單位為mg/1。上述數(shù)據(jù)4為設(shè)定每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)計(jì)算初始時(shí)刻的水位、初始的流量、初始的流速和初始的待測(cè)污染物的濃度作為數(shù)據(jù)4 ；計(jì)算的初始水位和流量可以采用本模型自動(dòng)迭代求解；上述數(shù)據(jù)5為檢測(cè)待測(cè)污染物的種類、泄漏點(diǎn)個(gè)數(shù)、泄漏時(shí)間、泄漏點(diǎn)的位置坐標(biāo)、泄漏重量、密度、水中溶解速率、飽和溶解度、揮發(fā)性和降解速率作為數(shù)據(jù)5，如表4所示表4為點(diǎn)源位置污染物質(zhì)的參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種河網(wǎng)區(qū)域突發(fā)污染事故污染場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的檢測(cè)方法，包括如下步驟1)根據(jù)污染源位置和河道空間分布確定模型計(jì)算的河網(wǎng)區(qū)域范圍；2)分別獲取數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)3、數(shù)據(jù)4和數(shù)據(jù)5；所述數(shù)據(jù)1為先用軟件1對(duì)步驟1)的河網(wǎng)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格生成得到所述河網(wǎng)區(qū)域的正 交四邊形網(wǎng)格，再根據(jù)每個(gè)所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)地形通過(guò)軟件2進(jìn)行插值地形，得到網(wǎng)格 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和插值數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)1 ;所述數(shù)據(jù)2為根據(jù)污染發(fā)生的時(shí)間確定模型計(jì)算的時(shí)間范圍和模型計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)得 到模型計(jì)算控制表，作為數(shù)據(jù)2;所述數(shù)據(jù)2為開(kāi)始模擬時(shí)間、結(jié)束模擬時(shí)間、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)、輸出時(shí)間步長(zhǎng)、初始水位、 開(kāi)始時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)和結(jié)束時(shí)間風(fēng)場(chǎng)；所述數(shù)據(jù)3為獲取計(jì)算區(qū)域邊界斷面上所需要的水位、流量或本底水質(zhì)濃度時(shí)間序列 條件，通過(guò)模型計(jì)算時(shí)間步上的插值后付給模型，作為計(jì)算邊界條件，即為數(shù)據(jù)3 ；所述數(shù)據(jù)4為設(shè)定每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)計(jì)算初始時(shí)刻的水位、初始的流量、初始的流速和初 始的待測(cè)污染物的濃度作為數(shù)據(jù)4 ；所述數(shù)據(jù)5為檢測(cè)待測(cè)污染物的種類、泄漏點(diǎn)個(gè)數(shù)、泄漏時(shí)間、泄漏點(diǎn)的位置坐標(biāo)、泄 漏重量、密度、水中溶解速率、飽和溶解度、揮發(fā)性和降解速率作為數(shù)據(jù)5，3)采用數(shù)值計(jì)算模型軟件讀取上述1)得到的數(shù)據(jù)1-5并進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，得到不同網(wǎng)格 節(jié)點(diǎn)的不同時(shí)間的待測(cè)污染物的濃度，從而得到河網(wǎng)系統(tǒng)的污染物動(dòng)態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)中,所述軟件1為Gambit網(wǎng)格剖分軟件或者基于自主開(kāi)發(fā)的Denauney算法的 三角形剖分和正交四邊形程序代碼；插值可以采用軟件Tecplot ；所述數(shù)據(jù)1中的插值地形的計(jì)算方法為三角平面線性插值算法；所述數(shù)據(jù)5中的位置坐標(biāo)為經(jīng)緯度坐標(biāo)或方里網(wǎng)坐標(biāo)；步驟3)中，所述數(shù)值計(jì)算模型軟件為開(kāi)放水體污染應(yīng)急系統(tǒng)，軟件號(hào)2011SR086425。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)敞水體突發(fā)污染事件動(dòng)態(tài)污染場(chǎng)計(jì)算方法。本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟1)根據(jù)污染源位置和開(kāi)敞水體流場(chǎng)基本特征確定模型計(jì)算的區(qū)域范圍；2)分別獲取數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)3、數(shù)據(jù)4和數(shù)據(jù)5；3)將2)得到的數(shù)據(jù)1-5分別輸入軟件中，分別生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件；本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)證明，由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)二或三維模型采用無(wú)結(jié)構(gòu)三邊形和四邊型網(wǎng)格求解，同樣可以適應(yīng)任意面域的網(wǎng)格剖分和求解。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102663222SQ20121005502
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者吳文強(qiáng), 李偉峰, 陳求穩(wěn), 馬金鋒, 黃國(guó)鮮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心