库区较近，且 其流量较大，加之嫩江干流上游流速较快，若不对甘河加以控制，大量的甘河上游污染物在 不经过降解的前提下直接汇入库区，对尼尔基水库的水生态风险具有较大影响。
[0255] 同样，本实施例针对以上五种策略，对氨氮、总氮、总磷等常规污染物进行模拟，同 时对比农田调整情况下的特征污染物状况进行模拟，在总氮、总磷、氨氮的模拟中，1号线表 示按照目前状况下污染物浓度模拟结果，2号线表示在控制生活源排放策略下的污染物浓 度，3号线表示在控制工业源排放策略下的污染物浓度，4号线表示控制上游来水策略下的 污染物浓度，5号线表示控制甘河汇入策略下的污染物浓度，6号线表示调整土地利用策略 下尼尔基水库库末污染物浓度的模拟结果。
[0256] 不同策略下各相应断面氨氮浓度模拟结果状况，其中按照控制生活点源排放的策 略，嫩江排污口氨氮浓度为15mg/L，为V类水水质，控制工业点源排放的策略，嫩江排污口 氨氮浓度为34mg/L，为V类水水质，严格控制上游来水水质策略下，石灰窑断面的水质为 0. lmg/L，严格控制甘河汇入来水水质策略下，柳家屯断面的水质为0. lmg/L，而由图22可 知限制水田面积策略下，尼尔基水库的氨氮浓度为0. 4075mg/L，为II类水水质。
[0257] 总磷浓度的最优策略与总氮状况一致，控制生活源排放情况下，嫩江排污口水质 为I. 5mg/L，控制工业源排放情况下，嫩江排污口水质为2mg/L。而在控制上游来水与甘河 汇入策略下，石灰窑断面与柳家屯断面水质为0.02mg/L。在调整水田面积策略下，尼尔基水 库氨氮浓度为〇. 〇485mg/L。
[0258] 将以上结果带入基于贝叶斯网络的上游水质与下游水质关系模型，可以获知尼尔 基水库的水质状况的概率分布情况，如下表所示。
[0259] 表37各策略作用下尼尔基水库水质情况概率分布表
[0261] 由上表可以知道，当控制生活源排放策略时，尼尔基水库COD水质为I类水的概 率最高为25. 5%，氨氮为II类水水质的概率最高为25. 7%，总磷为II类水的水质最高 为100% ;而当采用控制工业源排放策略时，尼尔基水库COD水质为I类水的概率最高为 25. 5%，氨氮为II类水水质概率最高为25. 7%，总磷为II类水水质最高为100% ;控制上 游来水策略下，尼尔基水库COD水质为I类水的概率最高为35. 4%，氨氮为I类水的概率为 32. 6%，总磷为II类水的概率最高，为100%;采用控制直流汇入策略下，尼尔基水库COD水 质为I类水的概率为29. 9%，氨氮水质为II类水的概率为33. 2%，总磷为II类水的概率 为 100%〇
[0262] 同时通过系统动力学模拟，当采用限制水田数量策略时，尼尔基水库水质状况为 COD水质为I类水、氨氮水质为II类水、总磷水质为II类水。将以上模拟结果带入水生态 风险评价模型中，可以校验控制策略的有效性。
[0263] 结果显示，当采用控制生活源排放策略时，尼尔基水库水生态风险指数为 0. 354596,生态风险评价等级为轻度风险，其概率为29. 7%，主要是由于按照现状评价结果 可以看到，尼尔基水库库末值皆为三个断面中的最小值，因此在评价当中如果仅改变C0D、 总氮、总磷三个值，则0. 354596即为最小值，同样当采用控制工业源策略时，可以看到起水 生态风险因子为0. 354596,两种策略的概率相等，皆为6. 55%。由于控制上游来水与支流 汇入策略下尼尔基水库水质状况较为一致，因此可以断定，在控制上游来水策略下，尼尔基 水库生态风险等级为轻度风险，其概率为11.54% ;而采用控制甘河汇入策略时，其水生态 风险等级为轻度风险，其概率为9.93% ;而当采用限制水田数量策略时，可以看到，尼尔基 水库水生态风险等级为轻度风险，水华生态风险等级为无风险。
[0264] 对比以上结果可以看到，在控制尼尔基水库水生态风险的策略中，控制水田数量 的策略是最为有效的，尽管其评价结果与其他四种策略是一致的，但是水库的水质状况是 优于其他策略的，而在其他控制策略中，最为有效的是控制上游来水水质，出现无风险的概 率可能最高，其次为控制甘河汇入水质策略，最后为控制生活源与工业源排放情况。
【主权项】
1. 一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警模型的方法，其特征在于它是采 用系统动力学决策模型进行风险预警决策定性分析，然后依据定性分析的结果，采用贝叶 斯网络模型进行风险预警决策定量分析，从而实现尼尔基水库的水生态风险预警与决策； 其中所述的定性分析与定量分析均是针对尼尔基库末水质的4个空间因素的6个水质指标 进行分析，所述的4个空间因素为甘河-柳家屯、嫩江上游干流-石灰窑、嫩江上游支流-嫩 江浮桥和嫩江县；所述的6个水质指标为COD、高锰酸钾指数、氨氮、总磷、B0D5和重金属；具 体操作如下： 一、 依据沿江排污、非点源污染、上游来水与上游支流汇入和特征污染物为考察因素构 建系统动力学决策模型对嫩江示范区水生态进行定性分析； 二、 采用贝叶斯网络模型进行风险预警决策定量分析，从而实现尼尔基水库的水生态 风险预警与决策； 其中，所述的沿江排污分为嫩江县污水处理厂的生活污水排放与嫩江县喇叭河排污口 的工业废水排放； 所述的嫩江县污水处理厂的生活污水排放入河量的计算公式为： PSLCODNJ = PSLCODXPSLCODCR PSLCOD = UPXCODpUPXSPDR 式中，PSLCODNJ为嫩江县生活污水排放入河COD量； PSLC0DCR为生活点源COD排放入河系数； CODpUP为每年单位非农业人口排放COD的量； STOR为嫩江县污水处理厂排放量占嫩江县排放总量的比例； UP为嫩江县第t年的非农业人口数量； PSLCOD为嫩江县生活点源COD排放入河COD量； 所述的嫩江县喇叭河排污口的工业废水排放入河量的计算公式为： PSICODNJ = PSICODXPSICODCR PSICOD = I ⑶PXCODpI⑶PXIC0DDR 式中，PSICODNJ为嫩江喇叭河排污口COD入河量； PSIC0D为嫩江县喇叭河排污口排放量； PSIC0DCR为工业点源COD排放入河系数； CODpI⑶P为万元工业增加值COD排放量； I⑶P为嫩江县工业增加值量； 所述的所述的非点源污染公式为： NPSCODE = NPSCODXNPSCODC NPSCOD = CODDL+CODFL+TreeL X CODpTc+GrassL X CODpGC+UncoverL X CODpUCC+Urban LXCODpUC CODDL = DLAXCODpDLC+DLAXFUSXFUScr CODFL = FLAXCODpFLC+FLAXFUSXFUScrF 式中，NPSCODE为非点源COD排放入河量； NPSCOD为非点源COD产生了； NPSC0DC为非点源污染排放入河系数； CODDL为旱田产生COD量； C0DFL为水田产生COD量； TreeL为研究区林地面积； CODpTC为林地COD输出系数； GrassL为研究区草地面积： CODpGC为草地COD输出系数； UncoverL为研究区荒地面积； CODpUCC为荒地COD输出系数； UrbanL为研究区建成区面积； ⑶PpUC为建设用地COD输出系数； DLA为研究区旱田面积； CODpDLC为旱田输出系数； FUS为研究区内单位耕地化肥施用量； FUScr为研究区旱田化肥效率； FLA为研究区水田面积； CODpFLC为水田输出系数； FUScr为研究区水田化肥效率； 所述的上游来水与上游支流汇入污染物含量计算公式如下：endCOD=endPSCODX(QUTT+QLJT)+NPSC0D式中，C0DPW为嫩江县排污口处的COD浓度； C0DUT为上游来水浓度； QUT为上游来水流量； PSLC0DNJ为嫩江县污水厂排污口排放浓度； NJLQ为嫩江县污水厂污水排放量； PSIC0DNJ为嫩江县喇叭河排污口排放浓度； NJIQ为嫩江县喇叭河排污口排放量； C0DGH为甘河汇入处的COD浓度； K1为上游来水断面到排污口之间河段的COD降解系数； L1为上游来水断面到排污口之间河段的河长； VI为上游来水断面到排污口之间河段的流速； CODGHHUI为甘河汇入点处COD浓度； QUTT为上游来水汇合嫩江县排污污水量； C0DLJT为甘河COD浓度； QLJT为甘河流量； endPSCOD为尼尔基库末COD点源浓度； k2为甘河汇入点到尼尔基库末之间河段的COD降解系数； 12为甘河汇入点到尼尔基库末之间河段的河长；v2为甘河汇入点到尼尔基库末之间河段的流速； 所述的特征污染物模拟计算公式为： NPCE = NPCXNPCC NPC = DLA X CUS X CUSr+FLA X CUS X CUSrF式中，NPCE为特征污染物排放量； NPC为特征污染物产生量； NPCC为特征污染物排放入河系数； CUS为农药每亩农田的施用量； CUSr为旱田农药残留系数； ⑶SrF为水田农药残留系数。2. 根据权利要求1所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于所述的采用贝叶斯网络模型进行风险预警决策定量分析，是通过对 分析尼尔基库末水质的4个空间因素的6个水质指标的条件概率。3.根据权利要求1所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于所述的嫩江县第t年的非农业人口数量UP的计算公式为： UP = P0PXUR； 式中，UP为嫩江县第t年的非农业人口数量UR为嫩江县第t年的城镇化率； POP为嫩江县人口。4.根据权利要求3所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于所述的嫩江县人口的数量POP计算公式如下： POP(t) = POP (t-1)+increase+Decrease 式中，POP (t)为t年时嫩江县人口，POP (t-1)为嫩江县t-1年时的人口； Increase为嫩江县从t-1年到t年的人口增加量Decrease为嫩江县从t-Ι年到t年的人口减少量。5.根据权利要求1所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于所述的嫩江县工业增加值量IGDP计算公式如下： I⑶P(t) = I⑶P(t-1)+I⑶PI(t) IGDPI(t) = IGDP (t-1) XIGDPR 式中，I⑶P(t)为嫩江县第t年的工业增加值量； I⑶P(t-i)为嫩江县第t-ι年的工业增加值量； I⑶PI(t)为第t年嫩江县工业增加值增长量； I⑶PR为嫩江县工业增加值增长率。6. 根据权利要求1所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于所述的上游来水与上游支流汇入建模是依据以下内容完成的：支流 汇入公式是基于以下方式得到的：尼尔基水库的来水来自上游石灰窑断面的来水与上游支 流的来水以及干流区域的非点源汇入，主要污染来源为下游甘河汇入、上游来水以及非点 源汇入；将以上游来水水质以及甘河汇入、沿江排放、非点源汇入为主要污染物来源构建模 型。7. 根据权利要求1所述的一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警决策模 型的方法，其特征在于特征污染物基于水田、旱田农药施用的残留与排放为指标进行计算 的。
【专利摘要】一种采用融合技术建立尼尔基水库水生态风险预警模型的方法，它涉及一种建立尼尔基水库水生态风险预警模型的方法。本发明采用系统动力学决策模型进行风险预警决策定性分析，然后依据定性分析的结果，采用贝叶斯网络模型进行风险预警决策定量分析，从而实现尼尔基水库的水生态风险预警与决策。本发明建立尼尔基水库水生态风险预警模型，采用了系统动力学融合贝叶斯网络模型技术，突出了预警决策研究中的定量化优势，实现尼尔基水库的水生态风险预警与决策；并在对现状数据进行对比分析的基础上，验证了模型的准确性，通过对相关风险源风险的预警研究与控制策略的决策研究，验证了模型的可用性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105303007
【申请号】CN201510882039
【发明人】郑国臣, 张照韩, 曹广丽, 昌盛, 官涤, 金羽
【申请人】松辽流域水资源保护局松辽流域水环境监测中心, 哈尔滨工业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月4日