[发明专利]一种突发性重金属水污染追踪溯源的方法

说明书

本发明涉及一种突发性重金属水污染追踪溯源的方法。本方法首先通过已有的企业排查名单数据库得到污染源的初选名单；同时根据重金属污染物的特性选取合适的水动力方程进行模拟，根据自动监测站的水文信息和污染物信息，模拟得到水动力模拟数据库。然后通过时空溯源模型，通过人工鱼群算法进行溯源求解输出污染源的排放位置和排放时间；再通过污染物排放量模型，通过改进的人工鱼群算法进行溯源求解输出污染物的排放质量，通过两个模型的输出结果，将初选清单进行优化，得到优化清单。最后通过概率计算得到排查清单。本发明方法通过相关实验验证了方法的有效性。本发明能够更快更准确的得到污染源的位置、排放时间和排放总量。

技术领域

本发明涉及人工智能和水环境科学领域，具体的说是一种突发性重金属水污染追踪溯源的方法。

背景技术

近年来，由于国内外突发性重金属水污染事件屡屡发生，国内外对此事件的关注极高，并积极寻求解决办法。我国的水资源最大的特点是地区分布不均衡，而我国又是人口大国，缺水状况也是我国一直在解决的问题。我国有跨国界河流40多条，涉及19个主要国家，一旦发生严重的事件，重金属污染物不只对水环境和人体的危害极大，甚至会影响社会治安和国际友好关系。经调查分析，突发性重金属水污染的发生主要是由企业违规排放废水和工厂事故泄漏造成的。因此在自动监测站监测到河水中重金属污染物超标时，能否快速准确的定位污染源，找到污染企业或工厂，对于后续采取有效措施具有现实意义。

本文研究的是由河流附近企业违规排放废水导致的突发性重金属水污染事故的追踪溯源。本文选用人工鱼群算法并进行改进后使得算法具有更强的跳出局部极值的能力，更快的搜索能力以及更高的精度。

发明内容

通过水动力学反演法进行溯源，发现多存在容易陷入局部最优,搜索时间较长的问题，本发明要解决的技术问题是克服局部极值并取得全局极值，快速准确的搜索。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种突发性重金属水污染追踪溯源的方法，包括以下步骤：

1)自动监测站预警：根据自动监测站处的污染物名称和污染范围信息，通过对已有的企业排查名单数据库的初步筛选，得到污染源的初选清单；

2)根据所需排查的重金属污染物特性选取水动力方程进行模拟：根据自动监测站的水文信息和污染物信息，模拟得到水动力模拟数据库；

3)通过时空溯源模型，利用人工鱼群算法求出使该模型的目标函数值最大的解：将自动监测站处的污染物浓度实测值与水动力模拟数据库的模拟值作为时空溯源模型的输入，通过人工鱼群算法求得使目标函数值最大的解x、t，即输出污染源的排放位置和排放时间；

4)通过污染物排放量模型，利用人工鱼群算法求出使该模型的目标函数值最大的解：将时空溯源模型得到的污染源的排放位置和排放时间以及自动监测站处的污染物浓度实测值与水动力模拟数据库的模拟值作为污染物排放量模型的输入，通过人工鱼群算法求得使目标函数值最大的解M，即输出污染物的排放质量；

5)通过时空溯源模型和污染物排放量模型得到的污染源的排放位置、排放时间和污染物排放总量，对初选清单进行再次筛选，得到优化清单，即新的排放该重金属污染物的污染源企业名单；

6)通过对优化清单的污染源企业进行概率计算，按照概率从大到小的顺序排列，得到污染源企业的排查清单，用于根据排查名单的顺序进行企业排查。

所述水动力方程为：