[发明专利]基于在线光谱识别的水体污染溯源和风险预测评估方法

说明书

本发明公开了基于在线光谱识别的水体污染溯源和风险预测评估方法，属于地表水污染物监测、溯源及风险评估技术领域，勘察目标水域可能污染物种类及相应来源，构建污染物图谱；测量当地河湖水体水质背景值；利用浸入式UV水质在线分析仪进行水质实时监测并反馈水质数据；构建云计算平台收集水质分析仪反馈的河湖实时水质监测数据并进行水质数据实时比对；根据比对结果，若判定有污染物泄露发生，则采用基于卡尔曼滤波方法的高精度水质溯源模型进行污染物溯源；根据溯源结果可快速进行污染风险评估。本发明构建的系统包含实时在线监测和云计算功能，实现集数据平台化、识别精准化、计算高速化、操作简单化等特征于一体的溯源及风险评估目标。

技术领域

本发明属于地表水污染物监测、溯源及风险评估技术领域，具体涉及基于在线光谱识别的水体污染溯源和风险预测评估方法。

背景技术

近年来突发性水污染事件有逐年增加的趋势，突发性水污染事故具有不确定性、危害紧急性，在短时间内迅速影响供水系统，导致停水事件，并经由蔓延、转化、耦合等机理严重影响到城市生态系统，进而引发复杂的社会问题，成为影响饮用水源地安全的首要威胁因素。为了最大程度降低水污染事故带来的恶劣影响，除了加强水质实时监测之外，建立能够在线识别水体污染事件及污染物溯源、风险评预报的系统技术显得非常必要。

现有针对水污染的监测、溯源技术或系统功能单一，仅限于单功能的水质监测或溯源工作，无法实时在线识别水体中污染物超标以及自动溯源、风险评估，欠缺在水污染中较为重要的时效性，同时智能化较为片面，未形成系统化。

发明内容

发明目的：针对水污染问题中及其重要的时效性，本发明的目的在于提供基于在线光谱识别的水体污染溯源和风险预测评估方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于在线光谱识别的水体污染溯源和风险预测评估方法，包括如下步骤：

1)调查目标水域可能出现的污染物质及来源；

2)将浸入式UV水质在线分析仪在需要监测的目标水域中放置一段时间，获取当地河湖水体水质的背景值；

3)构建云计算平台；

4)对受潜在污染源影响的水域布置浸入式UV水质在线分析仪进行实时在线监测，UV水质在线分析仪内含独立通讯设备，将水质数据实时上传至云计算平台应用服务器进行数据保存及处理；

5)根据实时上传的水质数据，通过云计算平台中嵌入的水体污染识别计算程序进行水体污染在线识别计算，实时判别在当地河湖水质背景浓度下是否存在相应污染物泄露情况；水体污染识别计算程序根据水体本底值及已定相关物质控制指标，进行数据筛选过滤，根据光谱数据峰值对应光谱范围确定浓度超标物质种类；

6)当浸入式UV水质在线分析仪检测出异样物质浓度超标，采用云计算平台中嵌入的溯源程序进行污染源定位及释放历史识别；

7)根据溯源结果通过云计算平台中嵌入的风险预警程序快速进行监测水域附近未来一段时间内的污染风险评估；基于步骤6)溯源程序中的二维物质输运正向模型，模型中污染源项参数源自溯源参数的计算结果，对目标水域下游未来污染物扩散进行风险预测预警及评估。

进一步地，步骤1)中，所述的调查目标水域可能出现的污染物质及来源是调查目标水域附近具备潜在污染性的污染源头，并制作污染指纹图谱方便对照查询判断污染物来源。

进一步地，所述的步骤2)具体为浸入式UV水质在线分析仪分时段观测目标实体水质，时间间隔为1h；观测期间包括两种对比情形：晴雨不同天气状况、工厂高低峰不同生产状态；根据重复观测结果，分段时取平均值作为该时段的水质本体值；所能监测到的污染物质应具有吸收200nm-800nm光的性质，监测指标包括COD、高锰酸盐、硝态氮、金属离子、叶绿素。