[发明专利]用于河道的水质模拟方法和装置

说明书

本发明公开水质模拟方法和装置，方法包括：沿河道边界绘制离散点，基于离散点结合河道的地理信息构建三角形网格以作为水动力模型的网格；融合河道的静水状态的多维度信息，映射成水动力模型中各网格的初始值；基于采集的各网格的观测值、水动力模型的模拟值，对水动力模型的预报部分进行动态更新以得到预测值；基于各网格的观测值和预测值分别对各水质指标的控制方程进行参数率定以对水质指标的扩散进行模拟和预测。本申请实施例提供的方案可以将水动力模型使用到水质的模拟中，通过模拟水流的扩散作用，模拟获得河段的水质变化情况。

技术领域

本发明属于水环境模拟技术领域，尤其涉及用于河道的水质模拟方法和装置。

背景技术

湖泊、河流及河口水质的恶化已经成为我国一个突出的环境问题。在治理水体污染时，必须掌握污染物质随水流是如何掺混、迁移和分布的，以便进行预测及治理，这样才能有的放矢。水动力是关于描述水体的微观运动的研究，而水动力模型则是一种探寻其中物理过程的方法。

相关技术中，水动力模型的基础是计算流体力学(Computational FluidDynamics,CFD)，更深层的就是纳维斯托克斯方程(Navier-Stokes Equations)，如果将CFD运用到真实、自然的水体中便形成了水动力模型。

从1925年世界上第一个S-P模型(斯特里特-费尔普斯模型)提出到现在将近一百年的时间内，水质模型的研究取得了丰硕的成果，模型的功能从最初研究溶解氧的变化关系，发展到今天包含水环境容量计算、水文动力学研究、水环境质量评价和预测在内的一系列功能，研究的水质成分由一种目标物增加到几十种,计算工具从原始的人工计算发展到计算机自动提取数据智能化计算程序，适用范围从简单的一维河流发展到目前几乎涵盖所有类型水体的各类先进水质模型。

一个理想的模型通常可以描述、重复甚至预测自然界水体(河流、湖泊、河口、海岸、水库、湾等)详细的运动过程，如在某事某刻某个地理位置的水流走向、水面高度等信息。而想要准确的模拟出这些物理参量，模型的输入数据的准确性至关重要，如地形数据、气象数据(风、降水、日照、蒸散发等)的空间分辨率、出流、入流、潮/水位的时间分辨率等。但即使这些输入数据足够精准，也未必能够得到理想的结果，通常来说与模型相关的水动力参数也是影响模拟效果的主要因素，对模型参数进行设置以得到最为理想结果的过程成为参数率定(Calibration)；另一方面，上面提到的模型网格剖分以及计算方法也会对结果有着微小的影响。

发明内容

本发明实施例提供一种水质模拟方法和装置，用于至少解决上述技术问题之一。

第一方面，本发明实施例提供一种水质模拟方法，包括：沿河道边界绘制离散点，基于所述离散点结合所述河道的地理信息构建三角形网格以作为水动力模型的网格；融合所述河道的静水状态的多维度信息，映射成所述水动力模型中各网格的初始值，所述多维度信息至少包括水质监测信息、卫星遥感信息、气象信息和地理信息；基于采集的所述各网格的观测值、所述水动力模型的模拟值，对所述水动力模型的预报部分进行动态更新以得到预测值；以及基于所述各网格的观测值和预测值分别对各水质指标的控制方程进行参数率定以对所述水质指标的扩散进行模拟和预测。

第二方面，本发明实施例提供一种水质模拟装置，包括：网格划分模块，配置为沿河道边界绘制离散点，基于所述离散点结合所述河道的地理信息构建三角形网格以作为水动力模型的网格；数据处理模块，配置为融合所述河道的静水状态的多维度信息，映射成所述水动力模型中各网格的初始值，所述多维度信息至少包括水质监测信息、卫星遥感信息、气象信息和地理信息；动态更新模块，配置为基于采集的所述各网格的观测值、所述水动力模型的模拟值，对所述水动力模型的预报部分进行动态更新以得到预测值；以及参数率定模块，配置为基于所述各网格的观测值和预测值分别对各水质指标的控制方程进行参数率定以对所述水质指标的扩散进行模拟和预测。