[发明专利]基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法

说明书

本发明公开了基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，包括如下步骤：建立城市污水管网GIS三维可视化模型；管网基本数据收集；建立管网节点流量模型；建立排污水质成分元数据库；污染源预定位；分析对比得到排污水源信息。本发明利用管网水力模型进行污染源在管网中的动态模拟，实现排水污染管段的快速溯源；利用GIS技术和排水管网水力模型技术相结合的方式，实现排水管网与排污源GIS可视化综合展示。

技术领域

本发明涉及水污染溯源技术领域，尤其涉及基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展，城市的排水管网建设数量越来越多，其中排水管网分别由污水排水管网和雨水排水管网构成，污水排水管网又由城市生活污水管网和工业生产污水管网组成。由于管网错综复杂，城市管理部门缺乏有效的技术手段对管网污水进行实时监管，商家、企业等将不达标的污水偷排现象时有发生，导致含有大量超标有毒物质经过污水管网进入城市污水处理厂，甚至有部分污水直接经雨水排水管网进入江河湖泊，造成自然水体污染，对生态环境造成极大破环。

现有技术通过判断主干管道的污水采样数据达到预设污染值时，逐级回溯获取污水采样数据出现异常的上级管道，根据所属干管道的污水采样数据以及污水采样数据出现异常的各级管道的污水采样数据的记录时间，逐级回溯判断产生污水所在的初级管道。

现有的水污染溯源存在以下缺点：

如今城市管道错综复杂，采用逐级回溯的方式需要投入大量的人力，耗时比较久，不能实现动态监管、及时溯源；最终溯源只能回溯到某一条支管道，仍需要进一步溯源到产生污染的企业或商家，不能做到精准定位。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法，应用于排水管网监测系统，所述排水管网监测系统包括多个传感器检测端、物联网关、云服务平台与可视化数据展示终端；传感器检测端用于水质与水流数据检测；物联网关用于水质与水流数据汇聚；传感器检测端通过物联网关与云服务平台相连；云服务平台与可视化数据展示终端相连；云服务平台存储历史管网基本数据、当前管网基本数据与排污水源信息，包括如下步骤：

S1:建立城市污水管网GIS三维可视化模型：综合地理信息系统GIS、数据库与三维模型，显示地下污水管线的空间层次和位置；

S2:管网基本数据收集：包括管网的拓扑结构、水质数据、流量数据、水泵运行数据；

S3:基于GIS管网分区，建立管网节点流量模型：包括建立节点流量方程组、管段压降方程组以及环能量方程组，用于对管网排污流量数据、压力数据进行统计计算分析，并通过GIS地图显示；

S4:建立关联排污水源信息的排污水质成分元数据库；

S5:当管网中存在水质污染超标时，可视化数据展示终端通过GIS地图实时进行显示报警；

S6:可视化数据展示终端利用管网水力模型进行分析模拟计算，获取主管段的管网节点的水质成分数据，将污染源初步预定位到主管段的管网节点；

S7:将主管段的管网节点的水质数据与排污水质成分元数据库分析对比，若相同则得到排污水源信息，并通过GIS地图显示。

本发明的有益效果在于：本发明利用管网水力模型进行污染源在管网中的动态模拟，实现排水污染管段的快速溯源；利用GIS技术和排水管网水力模型技术相结合的方式，实现排水管网与排污源GIS可视化综合展示。

附图说明

图1是排水管网监测系统的系统图；

图2是基于GIS和水力模型的水污染精准溯源方法的流程图；

图3是管网的拓扑结构示意图。

图中：P1～P9-管网；J1～J19-管网节点。