一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法与流程

本发明涉及计算机软件领域，具体是一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法。

背景技术：

我国水资源丰富，但是随着人口总数的持续增长、社会经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，人均水资源越来越匮乏、水环境污染、水生态受损的情况甚为严峻。

河道水网是城市用水的主要来源，也是城市景观水源，随着人们对水质健康、生活品质的关注日益增加，河道水质监测研究成为一项重要研究和应用方向。目前河道水污染主要由工业废水和生活污水等引起。这些污染源具有隐蔽性、流动性和后发性等特征，加之政府对污水排放标准的严格要求和打击力度的增强，污水排放愈加难以察觉，同时由于河道网络错综复杂、水体交换频繁，污染源头难以判断，通常河道巡检人员需要对污染上下游进行多方监测和排查，这不仅不能及时找出和处理污染源，还会造成大量的时间成本和人力成本的浪费。

随着水质监测技术要求的不断提高，快速定位污染源头、准确预警污染发生，水污染防治将变得可控、可行。在现有的技术下提出了一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，通过地理位置，上下游关系、干支流关系建立河道水网水文数据模型，通过马斯京根法计算河道水源流动过程，减少水源流动对污染判断的影响，确定点源污染量并使用反馈响应方法确定污染程度。

现有的水质监测系统，普遍基于定点采集的数据进行水质分析和预警，但由于河道水源的流动性，其实现的监测效果无法准确确定排污的时间、来源、对水体的影响，仍然需要大量人工处理，响应缓慢，而且不具有预测性，无法进行污染预测预防。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，该方法通过提出构建河道水网水质模型的逻辑关系，实现上下游、干支流污染物流动与排放、净化的过程计算，剔除水源流动的影响，解决固定区域内污染物对河道水质影响的计算问题。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，包括以下步骤：

步骤一：建立河道水网间的地理位置关系，形成一体化的河道水网模型；

步骤二：计算各监测站点污染流入流出过程；

步骤三：计算各监测站点测量时间间隔t内的污染物变化量；

步骤四：计算各监测站点一定周期内实际污染物增量与标准水质变化量p的关系，从而生成该站点水质反馈响应fx＝ci/p，通过水质反馈响应分析方法可得出。

作为本发明的进一步优选，步骤一中，所述的河道水网模型通过绘制河道区域地图围栏，根据布置的监测站点，通过马斯京根法计算并引入站点区域的水域面积mi，流入量ai，流出量bi，污染物均值wi，从而实现真实信息到模型的关系映射。

作为本发明的进一步优选，步骤二中，所述污染流入流出的计算方法为：流入量q＝a0w0+a1w1+…+anwn，流出量s＝b0w0+b1w1+…+bnwn。

作为本发明的进一步优选，步骤三中，所述的污染物变化量的计算方法为：定向污染物增量f(i)＝(q*t-s*t)/mi，实际增量f(t)＝ct–ct-1，从而可以计算出实际污染物增量ci＝f(t)–f(i)。

作为本发明的进一步优选，：步骤四中，在限定的时间内，实际污染物增量反馈多为正向反馈但是没有超出阈值时，说明当前区域有微量持续性污染源

在限定的时间内，实际污染物增量反馈多为正向反馈并多数超出阈值时，说明当前区域有大量污染源。

在限定的时间内，实际污染物增量反馈总体平衡时，说明当前区域水质较为稳定。

在限定的时间内，实际污染物增量反馈多为负向反馈时，说明当前区域水质情况在优化。

作为本发明的进一步优选，所述的限定的时间是指以周或月为单位进行统计，对正负反馈数量、总量、均值进行分析。

有益效果：本发明所述的一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，该方法在河道水质监测中增强对污染物量变的识别能力，对污染源头的定位能力和对污染扩散的预测能力，建立动态、一体化的监测预警系统，帮助河道治理人员快速、准确得实现污染源定位，显示区域水质情况和发展趋势，节省大量人工成本和时间成本，同时，该方法具有自适应性和成长性，可以适用于不同地域环境下的河道水网体系。

附图说明

图1为实施步骤流程示意图；

图2为水质反馈响应分析方法图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1、图2所示，本发明所述的一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，该方法的步骤包括：建立河道水网间的地理位置关系，形成一体化的河道水网模型；计算各监测站点污染流入流出过程；计算各监测站点测量时间间隔t内的污染物变化量；计算各监测站点一定周期内实际污染物增量与标准水质变化量p的关系，从而生成该站点水质反馈响应fx＝ci/p，通过水质反馈响应分析方法可得出。

实施例

步骤一：建立河道水网间的地理位置关系，形成一体化的河道水网模型，所述的河道水网模型通过绘制河道区域地图围栏，根据布置的监测站点，通过马斯京根法计算并引入站点区域的水域面积mi，流入量ai，流出量bi，污染物均值wi，从而实现真实信息到模型的关系映射；

步骤二：计算各监测站点污染流入流出过程，所述污染流入流出的计算方法为：流入量q＝a0w0+a1w1+…+anwn，流出量s＝b0w0+b1w1+…+bnwn；

步骤三：计算各监测站点测量时间间隔t内的污染物变化量，所述的污染物变化量的计算方法为：定向污染物增量f(i)＝(q*t-s*t)/mi，实际增量f(t)＝ct–ct-1，从而可以计算出实际污染物增量ci＝f(t)–f(i)；

步骤四：计算各监测站点一定周期内实际污染物增量与标准水质变化量p的关系，从而生成该站点水质反馈响应fx＝ci/p，通过水质反馈响应分析方法可得出；

以周或月为单位进行统计，对正负反馈数量、总量、均值进行分析，当实际污染物增量反馈多为正向反馈但是没有超出阈值时，说明当前区域有微量持续性污染源；

当实际污染物增量反馈多为正向反馈并多数超出阈值时，说明当前区域有大量污染源。

当实际污染物增量反馈总体平衡时，说明当前区域水质较为稳定。

当实际污染物增量反馈多为负向反馈时，说明当前区域水质情况在优化。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于河道水网的水质监测预警反馈响应方法，该方法的步骤包括：建立河道水网间的地理位置关系，形成一体化的河道水网模型；计算各监测站点污染流入流出过程；计算各监测站点测量时间间隔t内的污染物变化量；计算各监测站点一定周期内实际污染物增量与标准水质变化量P的关系，从而生成该站点水质反馈响应fx＝Ci/P，通过水质反馈响应分析方法可得出，该方法通过提出构建河道水网水质模型的逻辑关系，实现上下游、干支流污染物流动与排放、净化的过程计算，剔除水源流动的影响，解决固定区域内污染物对河道水质影响的计算问题。

技术研发人员：陆鼎阳;徐静丹;蒋浩;朱登明
受保护的技术使用者：太仓中科信息技术研究院
技术研发日：2019.01.15
技术公布日：2019.04.12