[发明专利]一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法

摘要

本发明涉及一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法，属水污染控制与管理技术领域。主要步骤包括，1)出口断面水质过程观测资料采集；2)河流水质过程计算模型构建；3)河流水质过程伴随模型构建；4)入河污染通量优化计算。该方法采用河流下游断面的水质浓度过程观测资料实现了入河污染通量的高精度估算，避开了在采用传统方法中根据陆面资料估算入河污染通量不确定性过大的问题。本发明可直接应用于流域河湖污染输移模拟、流域污染负荷的评估和流域污染治理方案的制定等，为水资源管理、水环境保护的科学决策提供科技支撑。

主权项

一种基于河流水质观测推算上游入河污染通量的方法，其特征在于，基于河流断面水质过程数据，推算上游入河污染通量的动态变化过程；具体包括如下步骤：(1)收集或采集河流出口断面水质过程观测资料；根据具体研究的水质指标，收集或采集某指定分析时段T内河流出口断面位置的水质过程Cobs(xo,t)，其中t∈(0，T)，xo为出口断面的空间坐标；(2)建立河流水质过程计算模型；获取河流的河道断面及水动力条件信息，以及分析水质指标的初始条件和河流入口边界水质过程Cin(t)信息，其中t∈(0，T)；根据获取的前述信息，基于一维对流扩散方程建立以入河污染通量L(x,t)为控制参数的河流水质过程计算模型；(3)建立河流水质过程计算模型的伴随模型；根据河流水质伴随方程，采用有限差分法离散建立对应的伴随模型，计算伴随变量C*，用于求解描述计算与观测资料差异的代价函数J(L)关于入河污染通量L(x,t)的梯度；(4)优化计算入河污染通量L(x,t)；以代价函数J(L)为判据，给定L(x,t)的初始估计值，驱动河流水质过程计算模型，通过拟牛顿法修正入河污染通量的估计L(x,t)，使J(L)最小化；获取J(L)取最小值时的入河污染通量L(x,t)。