专利名称：基于随机概率模型的突发河流水污染的统计定位方法
技术领域：
本发明涉及一种基于随机概率模型的突发河流水污染的统计定位方法，属于传质反问题技术领域。
背景技术：
突发性地表、地下河流水污染事故频繁发生并造成严重的社会危害，是世界各国极为关注的焦点问题。如1986年，莱茵河沿岸化工厂排放的30余种有机物流入河流导致水污染，造成大量水生生物死亡，影响两岸4个国家数百万人的生活和生产；2005年的松花江硝基苯水污染事故导致哈尔滨市停水三天，还引起了中俄两国政府的关注。此外，地下河流一旦遭到污染，后果更为可怕。治理被污染的地下河流需要耗资更多的经济成本和时间成本。2009年初，国土资源大调查项目“西南岩溶石山地区重大环境地质问题及对策研究” 的调查结果表明我国西南岩溶区水环境问题呈现污染源多样化，岩溶区3066条地下河面临城市生活、工业以及农业多重污染的挑战，正受到变为排污下水道的实际威胁。地下河流埋藏在地下一定深度内，缺氧、温度低、无光照、流动缓慢、水交替周期长，一旦受到污染，污染物、水和介质间的相互作用过程很复杂。即使经济上承担得起治污成本，清除污染源也需要很长的周期，十几年、几十年甚至数百年。我国地下河流污染的危害程度日趋严重，做好突发性水污染事故应急处置，并从源头上预防水污染事故的发生，是目前我们应对突发性河流水污染事件的首要任务，快速准确定位污染源是预防水污染事故的关键。突发性河流水污染事故的特点往往具有很大的不确定性，包括发生时间和地点的不确定性、污染源的强度的不确定性。现有的水污染定位、预警和预防方法比较被动，许多方法仍停留在理论研究阶段。国家级河流水质检测网络的布设原则为重要河流的省界、重要支流入河(江)口和入海口，重要湖库湖体及出入湖河流，国界河流及出入境河流，重大水利工程项目等。目前河流水质自动监测系统由中心站和水质自动监测子站组成，实现水质实时监测，监测数据定时自动提取，可以通过数据分析确认该河流水质是否受到污染。除自动检测网络，河流水质检测一般还包括视频监测、应急监测和对污染预警通过取样，进一步确认污染情况。传统的河流水污染定位方法如
图1所示，由于河流水质检测站点的个数有限，分布密度不高，水质检测系统只能提供传感器点附近或周围水域中污染物浓度测量序列，不能准确定位突发污染的位置、预测污染的危害性。对于某些地表河流水的突发污染，如果观测污染浓度增加显著，精确定位只能采用人工辅助搜索的方法，速度慢，效率低，对于地下河流水污染的定位则更加困难。传统的突发河流水污染浓度扩散传播模型满足式—+ V(Mc) = V[i/-grad(C// )] + 5(1)式中C为污染浓度，mg/m3 ；d为扩散系数，mg/(m · s) ；u为水流速，m/s ；s为污染源(位置和散发强度的函数)，mg/(m3 · s) ；t是时间，s ； P为水密度，mg/m3。假设污染散发是被动的，即污染物流速和河流水的流速相同，同时假设污染物传播过程中没用发生物理、化学转化。(1)式中的扩散项采用二阶中心差分进行离散化，得
权利要求
1.基于随机概率模型的突发河流水污染源定位算法，其特征在于包括 建立基于随机概率的突发河流水污染传播模型；建立突发河流水污染浓度观测的随机概率模型； 对突发河流水污染源进行统计定位。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于包括
3.根据权利要求2的方法，其特征在于
4.根据权利要求3的方法，其特征在于
5.根据权利要求4的方法，其特征在于包括在式O)中补充了必须的不确定项得到污染传播的统计模型 AcJ+1 = Cj+Sj+ Δ tffj(5)式中巧
6.根据权利要求5的方法，其特征在于包括 假设叫为零均值的高斯白噪声，方差为
7.根据权利要求6的方法，其特征在于其中 入口边界条件为 式中( 为入口浓度值；C为浓度；上标i代表时间节点；下标j代表网格节占；单传感器情况下的观测模型为zm=<+vm(7)式中上标j表示传感器所在节点位置，下标m表示第m个采样时间点，Vm是方差为r (r =COV(Vffl))的不相关高斯白噪声序列，r由传感器的测量精度决定，传感器观测越准确，r 越小；反之，当传感器观测不准确时，r越大。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于包括如果检测到突发污染，根据污染感知时刻tp，利用浓度序列，为每个节点位置~计算一个最优的突发污染散发起始时刻、和散发强度~，然后利用多个位置假设Pp tj; Sj正向计算传感器点的浓度序列<、浓度距离和位置概率，构造突发污染源处于每个节点的概率，如式(8)所示
全文摘要
本发明提供了一种基于随机概率模型的突发河流水污染源定位算法，其特征在于包括建立基于随机概率的突发河流水污染传播模型；建立突发河流水污染浓度观测的随机概率模型；对突发河流水污染源进行统计定位。
文档编号G06F19/00GK102254081SQ201110085698
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者庞丽萍, 张瑜, 曲洪权 申请人:北京航空航天大学, 北方工业大学