[发明专利]基于蒙特卡洛和层次分析法的突发性水污染事故预警方法

摘要

本发明公开了基于蒙特卡洛和层次分析法的突发性水污染事故预警方法，S1、基于蒙特卡洛方法的污染物模拟；基于不确定性分析，构建不确定性水质模型，根据水质、水文、气象数据，应用蒙特卡洛方法模拟计算得到污染物扩散的时间空间变化规律；S2、污染事故发生概率计算；通过定义下游污染事故发生的条件，结合污染物扩散结果得到污染物峰值浓度和污染物超标持续时间的概率密度函数，进一步得到下游污染事故发生的概率；S3、污染事故影响计算；参考污染物扩散的状态，结合层次分析法对突发污染事故进行评估，得到污染事故可能造成的健康、经济、社会和供水系统影响；S4、基于风险矩阵的风险等级判定，采用风险矩阵法综合得到预警点的风险。

主权项

1.一种基于蒙特卡洛和层次分析法的突发性水污染事故预警方法，其特征在于，该方法结合了水质模拟和风险评估两个模块，从污染事故发生的概率以及事故带来的影响两个维度综合给出污染事故的风险等级，给出了一个基于不确定性方法的四步风险预警方法；S1、基于蒙特卡洛方法的污染物模拟；基于不确定性分析，构建不确定性水质模型，根据水质、水文、气象数据，应用蒙特卡洛方法模拟计算得到污染物扩散的时间空间变化规律；S2、污染事故发生概率计算；通过定义下游污染事故发生的条件，结合第一步得到的污染物扩散结果得到污染物峰值浓度和污染物超标持续时间的概率密度函数，进一步得到下游污染事故发生的概率；S3、污染事故影响计算；参考污染物扩散的状态，结合层次分析法(AHP)对突发污染事故进行评估，得到污染事故可能造成的健康、经济、社会和供水系统影响；S4、基于风险矩阵的风险等级判定；通过定义预警点EP的污染物风险，在第二步、第三步得到的污染事故发生概率以及污染物事故影响量化的基础上，采用风险矩阵法综合得到预警点的风险；所述的S2包含以下内容：(4.1)获得污染物峰值浓度和超标持续时间的概率密度函数获取污染物浓度的概率密度函数有利于观察污染物浓度的概率分布，预警点的污染物峰值浓度CP和污染物超标持续时间D表示为其中代表第i个断面在j时刻的污染物浓度；代表离预警点EP最近的断面污染物浓度；C_T表示污水处理厂的处理能力的阈值；通过不确定性水质模拟得到下游预警点的污染物的峰值浓度和污染物超标持续时间的概率密度函数，随机试验有限的次数，得到的是输出值的频次的柱状图，然后再拟合得到相应的概率密度函数曲线，对于柱状图显示时，定义Frequence(h)为在第h条柱内的所有出现的输出值的数量，则所有输出的结果的集合表示为其中H表示柱形的数量；N表示所有可能出现的输出结果的集合；然后得到统计变量的密度其中s表示柱形的宽度，基于上述方程(4)，当s足够小和N足够大时，污染物峰值浓度和污染物超标持续时间的柱状图近似成概率密度函数，(4.2)预警点事故发生概率计算污染事故发生的概率定义为预警点污染物的峰值浓度CP超过了预警的阈值CT，通过比较模拟结果，得到污染事故的发生概率如下：或者用统计结果的表达式：其中CPi是第i次模拟得到的污染物峰值浓度，通过上述方程(7)或者(8)得到预警点污染事故发生的概率，然后根据实际的事件的概率等级的分布定义，进而得到污染事故发生的概率等级。