專利名稱：開敞水體突發污染事件動態污染場計算方法
技術領域：
本發明涉及數值建模方法，尤其涉及一種開敞水體突發污染事件動態污染場計算方法。
背景技術：
水庫、湖泊、河道與河口地區的水環境不僅對區域的景觀生態，同時對水體中的生物群落、飲用水安全等方面有重要的影響，當污染事故發生后，需要快速計算出各種因素影響下污染物濃度場的動態分布，并進行直觀的顯示，然后在根據污染場的動態變化和污染物的理化特性采用一定的工程和其他措施確定出減少污染損失的有效辦法。當前，我國水污染事故日益頻發，但水環境風險預警應急技術相對落后，急需要研發出相關的計算、可視化與管理系統，為污染事故的快速計算、情景分析、事故評估和防污決策提供手段與依據。對于污染物突發事件常有特點如下(I)突發水體污染事故的地點是河道、水庫、湖泊、港口、海洋等，這些水體的空間尺度變化較大，邊界復雜，這需要模型所采用的計算網格在計算邊界擬合、網格加密等控制方面有較強的適用能力，而大多數模型采用的有結構網格很難靈活適應這些具有復雜變化的邊界；(2)由于點、面源污染事故發生具有突發性，發生污染的位置和個數據有較大的偶然和變動性，因此需要在模型計算過程中任意靈活給定，即當在程序界面上給定污染源的位置、時間和排放方式后需要設計專門的算法轉化成水質數學模型特需的邊界形式；(3)由于污染物的種類繁多、物理化學參數各異，各種污染物在水中的降解和反應系數差異較大，很難也沒有必要在模型中全面計算各種污染物，依據相關數據庫查詢污染物理化參數并輸入到模型界面對話框中進行計算，即模型的參數需要靈活設定；(4)計算結果需要進行多用戶、多權限(專家、管理部門、公眾)快速動、靜態態顯示與發布，以便于專家對污染事故快速決策，公眾的快速了解與撤離等。從上述特點來看，目前絕大多數水質模型與軟件、可視化平臺都沒有具體針對水環境應急決策這一特殊問題開展專門的計算方法與軟件平臺研究。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種開敞水體突發污染事件動態污染場檢測方法。本發明提供的方法，包括如下步驟I)根據污染源位置及開敞水體的流場特征，確定模型計算的區域范圍；2)分別獲取數據I、數據2、數據3、數據4和數據5 ；上述數據I為先用軟件I對步驟I)的區域進行網格生成得到所述區域的正交四邊形網格，再根據每個所述網格節點的實測地形通過軟件2進行插值地形，得到網格節點數據和插值數據作為數據I ;
數據I具體如表I所示表I 二維模型網格及其插值數據及說明
節點數單元數
~1399214425
點號經度(Dec.) 諱度(Dec.) X坐標(m)Y坐標(m)深(m)上述數據2為根據污染發生的時間確定模型計算的時間范圍和模型計算時間步長得到模型計算控制表，作為數據2 ；所述數據2為開始模擬時間、結束模擬時間、計算時間步長、輸出時間步長、初始 水位、開始時刻風場和結束時間風場；上述數據3為獲取計算區域邊界斷面上所需要的水位、流量或本底水質濃度時間序列條件，通過模型計算時間步上的插值后付給模型，作為計算邊界條件，即為數據3，如表2和表3所不表2邊界文件組織表
邊界編號所屬汊點編號邊界名稱邊界HQ類型I所屬河道編號所屬斷面號I文件名 表3邊界文件數據內容容形式(DayongQ0707. txt)
m麵m髓m'流*
」丨 J__(m3/s)_____(m3/s)_____(m3/s)其它邊界條件數據格式與此類似，只是單位不同，水位單位為m，流量單位為m3/s，水質單位為mg/1。上述數據4為設定每個網格節點計算初始時刻的水位、初始的流量、初始的流速和初始的待測污染物的濃度作為數據4 ；計算的初始水位和流量可以采用本模型自動迭代求解；上述數據5為檢測待測污染物的種類、泄漏點個數、泄漏時間、泄漏點的位置坐標、泄漏重量、密度、水中溶解速率、飽和溶解度、揮發性和降解速率作為數據5，如表4所示表4為點源位置污染物質的參數
權利要求
1.一種河網區域突發污染事故污染場動態變化的檢測方法，包括如下步驟1)根據污染源位置和河道空間分布確定模型計算的河網區域范圍；2)分別獲取數據1、數據2、數據3、數據4和數據5；所述數據1為先用軟件1對步驟1)的河網區域進行網格生成得到所述河網區域的正 交四邊形網格，再根據每個所述網格節點的實測地形通過軟件2進行插值地形，得到網格 節點數據和插值數據作為數據1 ;所述數據2為根據污染發生的時間確定模型計算的時間范圍和模型計算時間步長得 到模型計算控制表，作為數據2;所述數據2為開始模擬時間、結束模擬時間、計算時間步長、輸出時間步長、初始水位、 開始時刻風場和結束時間風場；所述數據3為獲取計算區域邊界斷面上所需要的水位、流量或本底水質濃度時間序列 條件，通過模型計算時間步上的插值后付給模型，作為計算邊界條件，即為數據3 ；所述數據4為設定每個網格節點計算初始時刻的水位、初始的流量、初始的流速和初 始的待測污染物的濃度作為數據4 ；所述數據5為檢測待測污染物的種類、泄漏點個數、泄漏時間、泄漏點的位置坐標、泄 漏重量、密度、水中溶解速率、飽和溶解度、揮發性和降解速率作為數據5，3)采用數值計算模型軟件讀取上述1)得到的數據1-5并進行動態計算，得到不同網格 節點的不同時間的待測污染物的濃度，從而得到河網系統的污染物動態。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)中,所述軟件1為Gambit網格剖分軟件或者基于自主開發的Denauney算法的 三角形剖分和正交四邊形程序代碼；插值可以采用軟件Tecplot ；所述數據1中的插值地形的計算方法為三角平面線性插值算法；所述數據5中的位置坐標為經緯度坐標或方里網坐標；步驟3)中，所述數值計算模型軟件為開放水體污染應急系統，軟件號2011SR086425。
全文摘要
本發明公開了一種開敞水體突發污染事件動態污染場計算方法。本發明提供的方法，包括如下步驟1)根據污染源位置和開敞水體流場基本特征確定模型計算的區域范圍；2)分別獲取數據1、數據2、數據3、數據4和數據5；3)將2)得到的數據1-5分別輸入軟件中，分別生成相應的數據文件；本發明的實驗證明，由于采取以上技術方案，其具有以下優點二或三維模型采用無結構三邊形和四邊型網格求解，同樣可以適應任意面域的網格剖分和求解。
文檔編號G06F19/00GK102663222SQ20121005502
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月5日 優先權日2011年12月27日
發明者吳文強, 李偉峰, 陳求穩, 馬金鋒, 黃國鮮 申請人:中國科學院生態環境研究中心