[发明专利]一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法及装置

权利要求书

1.一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集预设时间段内的污染物溶质浓度与喀斯特地貌特征，基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度与所述喀斯特地貌特征确定污染物通过多条运移路径抵达的时间与模型参数；

基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度、所述污染物通过多条运移路径抵达的时间与所述模型参数构建三阶段截断分数阶溶质运移模型；

采集当前污染物溶质浓度，将所述当前污染物溶质浓度输入所述三阶段截断分数阶溶质运移模型中，生成污染物溶质分布；所述三阶段截断分数阶溶质运移模型的表达式为：

上式中，x表示空间，t表示时间，C表示污染物溶质浓度，T₁表示污染物通过中程通道抵达的时间，T₂表示污染物通过长程通道抵达的时间，T₃表示污染物溶质运移总时间，β表示分数阶容量系数，λ表示截断系数，α表示时间分数阶阶数，γ表示空间分数阶阶数，TC表示时间截断分数阶导数，v表示流动参数，D表示扩散参数，A表示污染物溶质的初始浓度，表示沿边界位置，分数阶容量系数β、截断系数λ、时间分数阶阶数α、流动参数v与扩散参数D的下标分别表示对应时间段。

2.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，所述基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度与所述喀斯特地貌特征确定污染物通过多条运移路径抵达的时间与模型参数，包括：

基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度构建溶质运移曲线图，并根据所述溶质运移曲线图中的波峰确定污染物通过多条运移路径抵达的时间；其中，所述多条运移路径包括中程通道和长程通道；

基于预设时间段内的污染物溶质浓度、所述污染物通过多条运移路径抵达的时间与所述喀斯特地貌特征确定模型参数。

3.根据权利要求2所述的一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，所述根据所述溶质运移曲线图中的波峰确定污染物通过多条运移路径抵达的时间，包括：

按照时间顺序，将所述溶质运移曲线图中的第一个波峰对应的时间作为污染物通过短程通道抵达的时间，选取所述溶质运移曲线图中其他波峰对应的时间作为污染物通过中程通道抵达的时间和污染物通过长程通道抵达的时间；其中，所述其他波峰为除第一波峰外的剩余波峰。

4.根据权利要求2或3所述的一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，所述模型参数，包括：

流动参数、扩散参数、分数阶容量系数、截断系数、时间分数阶阶数、时间截断分数阶导数和空间分数阶导数。

5.根据权利要求4所述的一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，所述基于预设时间段内的污染物溶质浓度、所述污染物通过多条运移路径抵达的时间与所述喀斯特地貌特征确定模型参数，包括：

基于预设时间段内的污染物溶质浓度与所述污染物通过多条运移路径抵达的时间确定所述流动参数、所述扩散参数和空间分数阶导数；

利用所述喀斯特地貌特征确定所述分数阶容量系数、所述截断系数和所述时间分数阶阶数；

提取所述溶质运移曲线图中的初始时间，基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度、所述初始时间、所述时间分数阶阶数和所述截断系数确定所述时间截断分数阶导数；

基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度和所述时间分数阶阶数确定所述空间分数阶导数。

6.根据权利要求5所述的一种喀斯特地貌下污染物溶质分布的预测方法，其特征在于，所述基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度、所述污染物通过多条运移路径抵达的时间与所述模型参数构建三阶段截断分数阶溶质运移模型，包括：

基于所述预设时间段内的污染物溶质浓度、所述污染物通过多条运移路径抵达的时间、所述流动参数、所述扩散参数、所述分数阶容量系数、所述截断系数、所述时间分数阶阶数、所述时间截断分数阶导数和所述空间分数阶导数构建所述三阶段截断分数阶溶质运移模型。