对水质断面有影响的排污口数据集构建和快速检索方法与流程

本发明涉及污染源解析
技术领域：
，具体涉及一种影响水质断面的排污口检索技术。
背景技术：
：随着我国水环境精细化管理的不断拓展，通过水质断面目标水质进行水质管理是我国水生态环境管理的核心技术。在水质断面目标水质管理过程中，如何快速的确定对水质断面有影响的污染源是其中最基本的问题。目前，关于水质污染的污染源追溯有一些研究进行了相关的探索和分析。如专利一种用于湖库水体污染溯源的指纹图谱库构建方法及装置(cn109711674a)，该专利中，通过获取水环境信息、构建湖库污染物指纹图谱库，在发生水质污染时，根据候选指标的指纹图谱指标，对比图谱库中的特征，进而确定对水污染有影响的工业污染源、农业污染源或生活污染源。另外，一种违规排污口的定位方法(cn102818884a),指出通过河道监测巡河获取水污染信息，然后通过水质模型，计算违规排污口和水质污染位置之间的距离，获取其对应的污染源位置。其他的，诸如一种点源突发性水污染源事故溯源贡献程度计算方法(cn107563139a)指出根据流域自然地理特征，确定流域控制断面所对应的控制区域，利用污染源监测数据、污染源统计数据，对流域内污染源进行预算，然后在利用一维非稳态水质模型，建立流域污染源与断面水质响应关系，然后通过水质模型进行溯源计算。上述的相关专利，能在一定程度上指出水质污染的污染来源。但是这些方法，大部分要基于水质模型，且缺乏对影响水质断面水质的排污口追溯。对于水质断面污染解析而言，其重点是要快速的找到能影响其水质的备选排污口，进而通过排污口进行污染源的解析。目前，尚未有技术，针对这个过程进行阐述，大量的技术在污染源检索中，缺乏具体的方向，检索时间长、耗费大量的计算资源。因此，研发一套能清晰的标准水质断面与排污口之间空间关系的技术，对于水质断面发生污染时，快速锁定备选排污口，显得尤为重要。本发明提出的技术方法，能有效地解决该问题，为水质断面监控、治理提供支撑。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种对水质断面有影响的排污口数据集构建和快速检索方法，具体步骤如下：s1、建立河网空间拓扑关系，将河网划分为河流和河段，并确定河流和河段的上下游关系；s2、进行河网空间计算单元划分，将河段划分为一定长度的计算单元，并按照河段从上游到下游的顺序，对计算单元进行编号；s3、依据计算单元之间的相互关系，对计算单元进行全局检索，得到每个计算单元所有的下游计算单元；s4、确定每个排污口所在的计算单元，根据每个排污口所对应的计算单元，得到计算单元的排污口数据集属性；s5、建立水质断面空间数据库，包括水质断面编号、名称、水质标准值以及所在河网单元属性，并确定每个水质断面所在的计算单元编号；s6、确定每个排污口下游的所有水质断面，得到每个排污口的下游水质断面数据集；s7、依次检索排污口的下游水质断面数据集，确定对每个水质断面有影响的下游所有排污口，生成对每个水质断面有影响的排污口清单，清单中包括排污口的名称和编号；s8、根据水质断面编号，从清单中快速检索得到对其有影响的排污口。进一步地，所述s1具体为，建立河网空间拓扑关系，通过河网中河流的起始点划分河流，河流为河网中的自然河流，包括干流、一级支流以及二级支流，河段按照干支流之间的相交关系，交点与交点、交点与河流入口点以及交点与河流出口点之间为河段，并按照河段的自然流向，确定河段的上游河段和下游河段。进一步地，所述s2进行河网空间计算单元划分，将每个河段分别划分为n个计算单元，所划分的计算单元长度不小于x米。进一步地，所述s2中，河网空间计算单元为河网的最小单元，每个单元只能在一个河段中，一个河段中包括有多个计算单元，除河段的第一个计算单元和河网的最后一个计算单元外，每个计算单元都有一个或者多个上游计算单元和下游计算单元，按照河段从上游到下游的顺序，对计算单元按从1到n的顺序进行编号。进一步地，所述s3中，对每个计算单元的下游所有计算单元进行检索的方法是：s31、按照从1到n的顺序，依次求取每个计算单元j的下游计算单元d，则d为计算单元j的第一个下游计算单元；s32、以计算单元d的下游计算单元dd为检索目标，判断1至n个计算单元中，是否有计算单元的上游计算单元编号等于dd，如果存在该计算单元，则将该计算单元加入到计算单元j的下游计算单元中；s33、以dd的下游计算单元ddd为目标，继续从1至n个计算单元中进行检索，直到再也没有新的下游计算单元后，转入下一个计算单元的检索，依次生成每个计算单元下游的所有计算单元集。进一步地，s4具体为：s41、获取所有排污口i的投影坐标pi(xi，yi)；s42、获取所有计算单元j的中点坐标ej(xej，yej)；s43、通过距离公式，计算每个排污口到所有的计算单元中点的长度lies44、比较所有的lie，最短的lie所对应的计算单元，则为排污口i所在的计算单元；s45、根据每个排污口所对应的计算单元，得到计算单元的排污口数据集属性。进一步地，所述s6具体为：s61、获取排污口所在的计算单元；s62、检索该计算单元下游所有计算单元，并判断每个下游计算单元中，是否包含水质断面，如果包含，则将该水质断面添加到排污口下游的水质断面数据集中，直到排污口下游的所有的计算单元检索完毕。进一步地，所述s7具体步骤如下：s71、通过水质断面的编号，依次检索排污口的下游水质断面数据集；s72、如果排污口的下游水质断面数据集中包含水质断面d1，则该排污口为对水质断面d1有影响的排污口，最后得到所有影响水质断面d1的排污口清单；构建对每个水质断面有影响的所有排污口清单，清单中包括排污口的名称和编号。本发明可用于河网水质断面、排污口数据库的构建，形成符合实际特征的水质断面-排污口数据集，为水质断面污染发生时，快速查找可能有影响的排污口提供支撑，对水环境质量目标管理、水污染治理有重要的意义。附图说明图1为本发明一种对水质断面有影响的排污口数据集构建和快速检索方法流程图；图2为河网水系中河流和河段的划分示意图；图3为一个河段中计算单元的划分示意图；图4为水质断面和排污口所在计算单元的示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。请参考图1，本发明实施例提供一种对水质断面有影响的排污口数据集构建和快速检索方法，该方法的核心是构建河网、河流、河段以及空间计算单元数据集，并基于此构建水质断面和排污口的空间关系数据集，具体步骤如下：s1、建立流域河网空间拓扑关系，将河网划分为河流以及河段，并确定河流和河段的上下游关系，具体如下：s11、如图2中所示，gl为干流，按照由上游到下游的顺序，gl有两条一级支流，分别为zl1和zl2，其中zl2有两条支流，为gl的二级支流，同样按照由上游到下游的顺序，则编号依次为zl21和zl22；s12、在河流编号的基础上，进一步进行河段编号，按照先支流后干流的编号原则，zl1与gl的交点至zl1的起点，编号为河段①，zl1与gl的交点至gl的起点，编号为河段②，zl1与gl的交点至zl2与gl的交点，编号为河段③；然后转到zl2进行河段编号，按照同样的原则，依次完成河段④-河段⑧的编号，最后完成最后一个干流河段的编号⑨；s13、在河段编号的基础上，对河段进行计算单元划分，每个河段的计算单元划分长度可以根据实际需要定，一般不小于500米，如图3中，将河段①②③分别划分为3个计算单元，按照河段从上游到下游的顺序，对计算单元按1-9的顺序进行编号；s14、在计算单元划分和编号的基础上，对计算单元上游下游的河段属性进行识别，确保每个计算单元按照实际空间关系，添加上游和下游属性。如图3中，1号计算单元上游计算单元不存在，为空，下游计算单元为2号，2号计算单元的上游计算单元为1号、下游计算单元为3号，3号计算单元的上游计算单元为2号、下游计算单元为7号。s2、对每个计算单元的下游所有计算单元进行检索；s21、如图3所示，检索计算单元1的下游所有计算单元，首先判断1的下游计算单元为2号，则将2号计算单元加入1号的下游计算单元集中；s22、以计算单元2号为检索目标，判断计算单元2号的下游计算单元为3号，在1-9号计算单元中，7号计算单元的上游计算单元中包含计算单元3号，则3号计算单元和7号计算单元都为1号计算单元的下游计算单元；s23、以7号计算单元为目标检索单元，其下游计算单元为计算单元8,9号计算单元的上游计算单元为计算单元8，则8号计算单元和9号计算单元也为1号计算单元的下游计算单元；s24、1-9号计算单元中，1号计算单元的下游计算单元包括2、3、7、8以及9号计算单元；s25、按同样的方法、依次生成每个计算单元下游的所有计算单元集，结果如表1所示：表1每个计算单元的下游计算单元集计算单元编号下游计算单元集12、3、7、8、923、7、8、937、8、945、6、7、8、956、7、8、967、8、978、9899无s3、确定每个排污口所在的计算单元编号，根据每个排污口所对应的计算单元编号，得到计算单元的排污口数据集属性；s31、获取所有排污口i的投影坐标pi(xi，yi)；s32、获取所有计算单元j的中点坐标ej(xej，yej)；s33、通过距离公式，计算每个排污口到所有的计算单元中点的长度lies34、比较所有的lie，最短的lie所对应的计算单元，则为排污口i所在的计算单元；s35、根据每个排污口所对应的计算单元，得到计算单元的排污口数据集属性，排污口a所在的计算单元为2号，排污口b所在的计算单元为5号，排污口c所在的计算单元为8号。s4、按照与确定排污口所对应的计算单元相同的计算形式，计算水质断面中点到每个计算单元中点的距离，距离水质断面最近的计算单元为该水质断面所在的计算单元，将该水质断面加入该计算单元的水质断面数据集中，如图4中，水质断面d1和d2所在的计算单元分别为7号和9号。s5、对每个排污口下游的所有水质断面进行检索，得到每个排污口的下游水质断面；步骤s51、获取排污口所在的计算单元编号，如图4所示；步骤s52、根据计算单元编号，检索其下游所有计算单元，并判断每个下游计算单元中，是否包含水质断面，如果包含，则将水质断面添加到该排污口下游的水质断面数据集中，直到排污口下游的所有的计算单元检索完毕，如表2所示。表2每个排污口的下游水质断面排污口编号所在计算单元编号下游水质断面a2d1、d2b5d1、d2c8d2s6、对水质断面有影响的排污口进行检索分析，如图4所示，对水质断面d1进行有影响的排污口检索，按下述步骤开展：s61、依次检索a-c排污口的下游水质断面数据集；s62、如果排污口的下游水质断面数据集中包含水质断面d1，则该排污口为对水质断面d1有影响的排污口，如表2中所示，a排污口和b排污口的下游水质断面中，包含d1，则a，b两个排污口，为对水质断面d1有影响的排污口。s63、分别构建对水质断面有影响的所有排污口清单，清单中包括排污口的名称和编号，根据水质断面编号，从清单中快速检索得到对其有影响的排污口。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12