專利名稱：一種水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的等濃度線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及河流水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)理論，屬于生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
河流水質(zhì)對(duì)于生態(tài)環(huán)境和人們的飲水安全至關(guān)重要。國(guó)外對(duì)水、大氣環(huán)境污染分 析、預(yù)測(cè)方法研究已經(jīng)進(jìn)行了 30余年的研究，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境問題顯得越來越 重要。在亞洲，日本、韓國(guó)、新加坡及我國(guó)香港和臺(tái)灣等地區(qū)已相繼開展了河流水質(zhì)的監(jiān)測(cè) 和預(yù)報(bào)工作。在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家，已采用先進(jìn)的河流水質(zhì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 和預(yù)測(cè)分析工作，為當(dāng)?shù)卣畬?duì)可能出現(xiàn)的河流水質(zhì)污染事故采取措施提供依據(jù)。在西歐 許多國(guó)土相連的國(guó)家，采取跨國(guó)聯(lián)合，用國(guó)際網(wǎng)絡(luò)的形式預(yù)報(bào)河流水質(zhì)污染、并且進(jìn)行跨國(guó) 統(tǒng)一治理(如多瑙河)，并不斷擴(kuò)大和完善。我國(guó)近10年來也給予高度重視，特別是環(huán)保問 題已經(jīng)成為今年國(guó)家的重點(diǎn)治理。在河流水質(zhì)污染分析、預(yù)測(cè)研究方面，國(guó)內(nèi)外研究者大都采用河流水質(zhì)模型進(jìn) 行分析和預(yù)測(cè)，這種方法既經(jīng)濟(jì)又省時(shí)，是水環(huán)境質(zhì)量管理、決策的有效手段。水流特 征影響污染物濃度分布，Navier-Stokes方程是描述該運(yùn)動(dòng)的基本方程。由于直接求解 Navier-Stokes方程比較困難，人們都采用近似方法求解。在求解方法上，Nazaro對(duì)典型 的對(duì)流彌散氧平衡模型的數(shù)值差分方法進(jìn)行了研究，分析了不同的顯式和隱式差分格式對(duì) 偏微分方程解的影響，并在此基礎(chǔ)上研究了模型參數(shù)的靈敏度和穩(wěn)定性條件，但研究?jī)H限 于穩(wěn)態(tài)一維河流。Vari提出了用于優(yōu)化和參數(shù)估計(jì)的Bayesian概率網(wǎng)絡(luò)模型，利用多層 網(wǎng)絡(luò)分析了概率水質(zhì)模型和多目標(biāo)環(huán)境規(guī)劃問題，并給出了一個(gè)在Nitra河灣模擬B0D、D0 和NH4的算法；同時(shí)研究對(duì)象也由單點(diǎn)源向復(fù)雜面源靠攏，并結(jié)合了水質(zhì)管理和河流流域 規(guī)劃模型，而且開發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用軟件。如Kamal等人應(yīng)用一維水質(zhì)模型對(duì)Bangladesh河 在枯水期的溶解氧進(jìn)行了模擬，給出了溶解氧的變化趨勢(shì)和警戒值，開發(fā)了以MIKEII為基 礎(chǔ)的軟件系統(tǒng)，并以此分析了 Dhaka城的排污分配問題。然而，上述方法需要大量的在線監(jiān) 測(cè)設(shè)備，當(dāng)河流水質(zhì)不能同時(shí)測(cè)量時(shí)，許多近似方法的估計(jì)誤差較大，不能滿足工程要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有河流水質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估方法，本發(fā)明提出一種水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的 等濃度線方法，該方法按照污染物濃度的梯度變化的快慢確定檢測(cè)的次數(shù)，通過繪制等濃 度線來描述污染在水域的空間分布，并且可以根據(jù)等濃度線圖形計(jì)算指定水域的污染程 度；本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的等濃度線方 法，其特征包括以下步驟1.根據(jù)水流速和彌散作用大小在不同水域劃分網(wǎng)格、在網(wǎng)格點(diǎn)上檢測(cè)水質(zhì)量及污 染程度；2.根據(jù)檢測(cè)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，參照地形圖等高線方法來繪制水污染的等濃度曲線；
3.根據(jù)水污染的等濃度曲線和濃度變化梯度建立近似水污染模型；4.根據(jù)近似水污染模型、水流速度、彌散作用程度等來預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)指定水域的污染程度。本發(fā)明參照地形圖等高線方法來繪制河流等水污染的等濃度曲線；對(duì)水質(zhì)量檢測(cè) 點(diǎn)布置的網(wǎng)格劃分、檢測(cè)要求、模型描述等都可以參照較為成熟的地形圖等高線技術(shù)，可以 方便地根據(jù)等水污染的等濃度曲線進(jìn)行河流等水質(zhì)量的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的測(cè)量系統(tǒng)原理框圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的測(cè)量系統(tǒng)操作步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式以下以河流水質(zhì)BOD濃度檢測(cè)進(jìn)行具體說明。按照具體實(shí)施方式
的測(cè)量系統(tǒng)原理 框圖2，BOD濃度經(jīng)過傳感器后將濃度值轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過放大后由高速AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 采集，通過并行總線將數(shù)據(jù)傳送到微處理器中，觸摸屏與微處理器進(jìn)行相互通信，選擇微處 理器運(yùn)行的程序，BOD濃度值在觸摸屏上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示并將數(shù)據(jù)存至SD卡或者通過以太網(wǎng) 發(fā)送到PC機(jī)端。微處理器通過SPI總線與SD卡相連，與以太網(wǎng)控制器通過并行數(shù)據(jù)總線 與微處理器連接，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)變壓器，通過RJ45接口與PC機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，操作 過程如圖3所示；中央處理器將搜索所有水域劃分網(wǎng)格點(diǎn)，在網(wǎng)格點(diǎn)上檢測(cè)的BOD濃度；根 據(jù)檢測(cè)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，參照地形圖不規(guī)則三角網(wǎng)TINariangulation)的等高線方法來繪制 水污染的等濃度曲線；根據(jù)等濃度曲線和濃度變化梯度建立近似污染數(shù)字模型；根據(jù)近似 水污染模型、水流速度、彌散作用程度等來預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)指定水域的污染程度。
權(quán)利要求
1. 一種水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的等濃度線方法，其特征包括以下步驟(1)根據(jù)水流速和彌散作用大小在不同水域劃分網(wǎng)格、在網(wǎng)格點(diǎn)上檢測(cè)水質(zhì)量及污染 程度；(2)根據(jù)檢測(cè)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，參照地形圖等高線方法來繪制水污染的等濃度曲線；(3)根據(jù)水污染的等濃度曲線和濃度變化梯度建立近似水污染模型；(4)根據(jù)近似水污染模型、水流速度、彌散作用程度等來預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)指定水域的污染程
全文摘要
為了克服現(xiàn)有河流水質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估方法，本發(fā)明提出一種水質(zhì)量預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)的等濃度線方法，該方法按照污染物濃度的梯度變化的快慢確定檢測(cè)的次數(shù)，通過繪制等濃度線來描述污染在水域的空間分布，并且可以根據(jù)等濃度線圖形計(jì)算指定水域的污染程度；模型描述等可以參照較為成熟的地形圖等高線技術(shù)，可以很方便地對(duì)水質(zhì)量檢測(cè)點(diǎn)布置進(jìn)行網(wǎng)格劃分、提出不同檢測(cè)要求、根據(jù)等水污染的等濃度曲線進(jìn)行河流等水質(zhì)量的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01N33/18GK102128914SQ20101057567
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者史忠科 申請(qǐng)人:西安費(fèi)斯達(dá)自動(dòng)化工程有限公司