一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法及系统与流程

本发明涉及放射性核素模拟技术领域，具体涉及一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法及系统。

背景技术：

近几十年随着核工业和核技术的快速发展，核设施的建立也逐步增多，而核设施正常运行时放射性核素的排放、核事故放射性核素的泄漏，对环境的影响一直是公众最为关注的问题。其中放射性核素在水环境中的数值模拟研究，通常采用非放射性环境污染物替代放射性核素进行数值模拟研究，缺乏专业针对性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法及系统，专门针对水环境中放射性核素进行数值模拟研究，进一步管控核设施正常运行时放射性核素的排放和核事故放射性核素的泄漏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，包括：

s1、确定核设施源项位置、计算网格、排放工况、方案信息、边界条件、计算参数、气象条件和输出设置；

s2、根据上述数据建立放射性核素水环境数学模型，并计算得到数值模拟计算结果；

s3、根据所述数值模拟计算结果和用户相关展示需求，对所述数值模拟计算结果进行多样化渲染和展示，包括展示结果展示网格、浓度等值线、剂量等值线、水深信息和流场信息。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定核设施源项位置包括：

基于gis地图，确定用户手动输入的排放点位置和地图拾取的方式，接收用户选择和设定的核设施排放点的位置信息。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定计算网格包括：

根据用户需求，确定网格生成方式和计算范围，创建网格，去除陆域边界，导入地形，查看网格。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定排放工况包括：

根据核设施源项位置信息，通过手动和文件导入的方式，确定源项的瞬时、连续、间断的排放方式，接收用户设定的源项排放核素的半衰期和衰变系数。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定方案信息包括：

接收用户记录的方案的基本信息，包括：方案创建的名称、创建者和模拟计算的起始时间。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定边界条件包括：

根据不同的模型以及水域的水动力和核素扩散情况，确定边界类型，同时给每条边界确定边界类型的过程量。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定计算参数包括：

确定模型计算调用的参数，包括水动力参数、核素扩散参数、水动力和核素扩散初始条件，所述水动力参数包括底部糙率系数、水平和垂向涡粘系数、以及干湿水深。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，步骤s1中，确定气象条件包括：

确定气象条件，包括风场、降雨和蒸发；

确定输出设置包括：

确定模型输出频率。

本发明实施例中还提供了一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟系统，包括：

确定模块，用于确定核设施源项位置、计算网格、排放工况、方案信息、边界条件、计算参数、气象条件和输出设置；

计算模块，用于根据上述数据建立放射性核素水环境数学模型，并计算得到数值模拟计算结果；

展示模块，用于根据所述数值模拟计算结果和用户相关展示需求，对所述数值模拟计算结果进行多样化渲染和展示，包括展示结果展示网格、浓度等值线、剂量等值线、水深信息和流场信息。

进一步，如上所述的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟系统，所述确定模块包括：

核设施源项位置确定子模块用于：

基于gis地图，确定用户手动输入的排放点位置和地图拾取的方式，接收用户选择和设定的核设施排放点的位置信息；

计算网格确定子模块包括：

根据用户需求，确定网格生成方式和计算范围，创建网格，去除陆域边界，导入地形，查看网格；

排放工况确定子模块包括：

根据核设施源项位置信息，通过手动和文件导入的方式，确定源项的瞬时、连续、间断的排放方式，接收用户设定的源项排放核素的半衰期和衰变系数；

方案信息确定子模块包括：

接收用户记录的方案的基本信息，包括：方案创建的名称、创建者和模拟计算的起始时间；

边界条件确定子模块包括：

根据不同的模型以及水域的水动力和核素扩散情况，确定边界类型，同时给每条边界确定边界类型的过程量；

计算参数确定子模块包括：

确定模型计算调用的参数，包括水动力参数、核素扩散参数、水动力和核素扩散初始条件，所述水动力参数包括底部糙率系数、水平和垂向涡粘系数、以及干湿水深；

气象条件确定子模块包括：

确定气象条件，包括风场、降雨和蒸发；

输出设置确定子模块包括：

确定模型输出频率。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的方法及系统，专门针对水环境中放射性核素进行数值模拟研究，进一步管控核设施正常运行时放射性核素的排放和核事故放射性核素的泄漏。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟方法，包括：

s1、确定核设施源项位置、计算网格、排放工况、方案信息、边界条件、计算参数、气象条件和输出设置；

s2、根据上述数据建立放射性核素水环境数学模型，并计算得到数值模拟计算结果；

s3、根据数值模拟计算结果和用户相关展示需求，对数值模拟计算结果进行多样化渲染和展示，包括展示结果展示网格、浓度等值线、剂量等值线、水深信息和流场信息。

步骤s1中，确定核设施源项位置包括：

基于gis地图，确定用户手动输入的排放点位置和地图拾取的方式，接收用户选择和设定的核设施排放点的位置信息。

确定计算网格包括：

根据用户需求，确定网格生成方式和计算范围，创建网格，去除陆域边界，导入地形，查看网格。

确定排放工况包括：

根据核设施源项位置信息，通过手动和文件导入的方式，确定源项的瞬时、连续、间断的排放方式，接收用户设定的源项排放核素的半衰期和衰变系数。

确定方案信息包括：

接收用户记录的方案的基本信息，包括：方案创建的名称、创建者和模拟计算的起始时间。

确定边界条件包括：

根据不同的模型以及水域的水动力和核素扩散情况，确定边界类型，同时给每条边界确定边界类型的过程量。

确定计算参数包括：

确定模型计算调用的参数，包括水动力参数、核素扩散参数、水动力和核素扩散初始条件，水动力参数包括底部糙率系数、水平和垂向涡粘系数、以及干湿水深。

确定气象条件包括：

确定气象条件，包括风场、降雨和蒸发；

确定输出设置包括：

确定模型输出频率。

建模流程如下：

将建模流程划分为：核设施源项位置、计算网格、排放工况、方案信息、边界条件、计算参数、气象条件、输出设置。

1、核设施源项位置

核设施源项位置，具体用于排放点的确认，方便用户的选择和设定，采用与gis地图结合的特点，设计用户手动输入排放点位置和地图拾取的方式，选择和设定核设施排放点的位置。

2、计算网格

计算网格，主要是将模型计算范围进行离散后计算，依据用户需求，设定网格生成方式类型选择、计算范围、创建网格、去除陆域边界、导入地形、查看网格。其中去除陆域边界功能，采用用户交互原则，手动将陆地和水域分开，并划定边界。

3、排放工况

排放工况，根据源项位置，设定多种排放方式，采用手动和文件导入的方式，实现源项的瞬时、连续、间断的排放方式，同时用户可设定源项排放核素的相关参数(半衰期、衰变系数)。

4、方案信息

方案信息，主要用于记录方案的基本信息，包括方案创建的名称、创建者、模拟计算的起始时间、方案信息的其他相关描述，从而使用户能更加清晰地了解方案的信息，方便后续根据方案信息对计算方案进行整体管理。

5、边界条件

边界条件，模型建立流程的一部分，主要用于模型边界类型的选择和设定，针对不同的模型，用户可初步研究水域的水动力和核素扩散情况，选择合适边界类型，同时针对每条边界设定边界类型的过程量。

6、计算参数

计算参数，主要用于设定模型计算调用的参数，包括水动力参数(底部糙率系数、水平和垂向涡粘系数、干湿水深)、核素扩散参数(核素扩散系数)、水动力和核素扩散初始条件。

7、气象条件

气象条件，主要用于模型的多样性，考虑到模型会受到多种气象因素的影响。设计气象条件界面，包括风场、降雨、蒸发，采用常量或时间变化文件输入，方便用户的选择和设定。

8、输出设置

输出设置，主要对模型输出频率设置，用户可对结果进行输出设置，同时方便后期模型结果的动态展示。

根据上述流程建立放射性核素水环境数学模型，并根据计算参数、气象条件和输出设置计算得到数值模拟计算结果。

最后，依据数值模拟计算结果和用户相关展示需求，多样化渲染计算结果，更加直观地展现用户面前。结果展示网格、浓度等值线、剂量等值线、水深、流场等信息，方便用户对结果数据的分析。

如图2所示，本发明实施例中还提供了一种水环境中放射性核素迁移扩散数值模拟系统，包括：

确定模块1，用于确定核设施源项位置、计算网格、排放工况、方案信息、边界条件、计算参数、气象条件和输出设置；

计算模块2，用于根据上述数据建立放射性核素水环境数学模型，并计算得到数值模拟计算结果；

展示模块3，用于根据数值模拟计算结果和用户相关展示需求，对数值模拟计算结果进行多样化渲染和展示，包括展示结果展示网格、浓度等值线、剂量等值线、水深信息和流场信息。

确定模块1包括：

核设施源项位置确定子模块11用于：

基于gis地图，确定用户手动输入的排放点位置和地图拾取的方式，接收用户选择和设定的核设施排放点的位置信息；

计算网格确定子模块12包括：

根据用户需求，确定网格生成方式和计算范围，创建网格，去除陆域边界，导入地形，查看网格；

排放工况确定子模块13包括：

根据核设施源项位置信息，通过手动和文件导入的方式，确定源项的瞬时、连续、间断的排放方式，接收用户设定的源项排放核素的半衰期和衰变系数；

方案信息确定子模块14包括：

接收用户记录的方案的基本信息，包括：方案创建的名称、创建者和模拟计算的起始时间；

边界条件确定子模块15包括：

根据不同的模型以及水域的水动力和核素扩散情况，确定边界类型，同时给每条边界确定边界类型的过程量；

计算参数确定子模块16包括：

确定模型计算调用的参数，包括水动力参数、核素扩散参数、水动力和核素扩散初始条件，水动力参数包括底部糙率系数、水平和垂向涡粘系数、以及干湿水深；

气象条件确定子模块17包括：

确定气象条件，包括风场、降雨和蒸发；

输出设置确定子模块18包括：

确定模型输出频率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。