城市多水源原水系统应急调度方法和系统

摘要

本发明提供了一种突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法，包括：S110：根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；S120：根据上述数据、污染事故发生位置、污染物质的总量和原水系统当前的可用水量数据以及水厂原水需求量数据，评估当前原水系统是否处于安全状态；S130：采用模糊推理或预设的优化算法确定原水系统调度方案；S140：根据所确定的应急策略或者调度方案对原水系统进行调度。利用本发明，能够在应急条件下快速确定污染事故对原水系统的影响，并有针对性地确定合理的应急策略和优化的调度方案，最大限度地保障城市原水系统的安全性和可靠性。

主权项

一种在突发污染事故时城市多水源原水系统的应急调度方法，包括：S110：根据瞬时点源的河流一维水质模型确定水质污染浓度场的时空分布规律，从而获得下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；S120：根据所述所获得的下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间和超标持续时间，以及污染事故发生位置、污染物质的总量、原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据，评估原水系统在当前规模的污染事故下是否处于安全状态；S130：如果原水系统处于非安全状态，则采用模糊推理确定在所述污染事故时的原水系统应急策略；如果原水系统处于安全状态，则利用预设的优化算法确定原水系统调度方案；S140：根据步骤S130中所确定的原水系统应急策略或者调度方案对城市多水源原水系统进行调度；其中，在步骤S110中，通过河流一维水质基本模型获得所述瞬时点源的河流一维水质模型；以及，在步骤S110中进一步包括：S111：通过在线监测确定突发污染事故的发生位置和污染物总量，结合污染河道的平均河道纵向流速和河道纵向弥散系数，确定瞬时点源河流一维水质模型参数；S112：根据所述瞬时点源河流一维水质模型确定下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间；其中，所述瞬时点源排放条件河流一维水质模型的解析表达式为： C ( x , t ) = M A 4 π D x t exp [ - ( x - u x t ) 2 4 D x t ] exp ( - kt ) - - - ( 1 ) 在所述解析表达式(1)中，各字符所代表的参数如下：C——污染物浓度(mg/L)；x——沿河流方向的距离(m)；t——时间(s)；ux——河流纵向流速(m/s)；Dx——污染物在河流中的纵向弥散系数(m2/s)；k——污染物降解速率常数(s‑1)；A——河流断面面积(m2)M——污染物质量(mg)在步骤S120之前，进一步包括绘制原水系统安全分区图的步骤，具体包括：S410：构造原水系统的初始状态矩阵；S420：设定污染物在取水口的持续时间；S430：根据所述初始状态矩阵和持续时间构建突发污染事故时不同的取水口的可取水时间序列；S440：通过水力学模型和优化算法对所述可取水时间序列进行处理，确定原水系统安全性评估结果；S450：判断所述安全性评估结果是否收敛，如果收敛，则选取持续时间增量，确定新的污染物在取水口的持续时间，然后转至步骤S430；否则将所述污染物在取水口的持续时间确定为临界污染持续时间；S460：根据所述临界污染持续时间和所述瞬时点源的河流一维水质模型，确定原水系统处于临界状态时的污染物总量与污染事故发生位置的不同组合；S470：根据所述不同组合绘制原水系统的安全分区图；在步骤S120中：通过开放式数据互联方式从原水系统的数据采集与监控数据库中获取所述原水系统中各水库当前的水位以及水厂在上一时间段的需水量，通过水库的库容特性曲线和预设的需水量预测算法确定原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据；根据所述所获得的下游取水口断面污染物浓度开始超标的时间以及超标持续时间，以及污染事故发生位置、污染物质的总量、原水系统当前的可用水量数据和水厂原水需求量数据，结合原水系统安全分区图评估所述原水系统在当前规模的污染事故下是否处于安全状态；在步骤S130中，如果原水系统处于非安全状态，则根据包括污染事故发生位置、污染物浓度水平以及污染物危害程度的突发污染事故信息和包括原位阻断技术、原位削减技术的效能在内的应急技术信息，采用模糊推理系统确定在所述污染事故时的原水系统调度策略；如果原水系统处于安全状态，则根据基于污染物在取水口的超标持续时间所确定的可取水时间序列数据和基于水厂在上一时间段的需水量所确定的水厂原水需求量数据，利用预设的优化算法计算原水系统调度方案；其中，所采用的模糊逻辑推理策略，通过模糊化的方法将影响应急调度决策的各种相关因素定量化地表达出来，并且构建从各种影响因素到决策方案的逻辑映射关系；所采用的优化算法基于优化调度数学模型实现，以原水系统的安全性最高和供水调度的总能耗最小为目标函数，采用遗传算法求解优化调度数学模型。