技术特征：
1.一种基于等效污染源思想的水质模型参数率定方法，首先通过获取待率定河道区域基本数据构建二维河流污染物对流扩散模型，并在待率定河道范围内等距布设在线监测设备，污染发生时利用水质异常设备及其下游最近设备进行数据获取，获得两组污染物浓度值序列，将上游断面的污染物浓度值序列等效为下游断面的污染源，通过已构建的水质模型对下游断面的污染物浓度值序列进行模拟，建立下游断面模拟与实测污染物浓度值序列间误差最小的目标函数，对参数进行遍历组合，在不同参数组合下计算目标函数值，对目标函数值排序得到使得误差最小的参数取值序列，结合实际情况确定最终参数取值，实现对二维河流污染物对流扩散模型中相关参数的确定，该方法包括以下步骤：步骤1：获取待率定河道区域基本数据，通过二维河流污染物对流扩散模型进行建模，并确定待率定参数；步骤2：在待率定河道范围内等距布设在线监测设备实时监测水质状况；步骤3：污染发生时利用水质异常设备及其下游最近设备进行数据获取，获得两组污染物浓度值序列；步骤4：利用积分思想将上游断面污染物浓度值序列等效为已知污染物总量，且在空间一定范围上同时瞬时投放的分布源作为下游断面的污染源，通过积分形式将等效成的无数个瞬时分布源叠加，模拟计算下游断面的污染物浓度值序列；步骤5：通过经验公式确定待率定参数取值范围及步长，各参数在取值范围内遍历组合；步骤6：建立下游断面的模拟与实测污染物浓度值序列间误差最小的目标函数；步骤7：在待率定参数范围内遍历参数组合进行数值模拟并计算目标函数值；步骤8：对目标函数值进行排序，根据目标函数值及河道情况最终确定一组参数组合作为率定结果。2.根据权利要求1所述的参数率定方法，其特征在于：待率定河道深度/宽度应小于等于1/30。3.根据权利要求1所述的步骤1，其特征在于：待率定河道区域基本数据包括河流深度h、河流宽度b、平行河岸流速u
x
、垂直河岸流速u
y
等可测数据，待率定参数为横向弥散系数dx、垂向弥散系数dy及降解系数k。4.根据权利要求1所述的步骤2，其特征在于：按平行河岸方向布设在线监测设备，所布设的在线监测设备间隔距离应小于等于200m,监测频率应小于等于间隔距离/平行河岸流速。5.根据权利要求1所述的步骤3，其特征在于：污染发生时判断标准为连续三次监测数据均大于上一监测值20％，即呈上升趋势。6.根据权利要求1所述的步骤3，其特征在于：取两台实时在线水质监测设备同一采样时间段内数据用来进行参数率定，采样时间段起始时间为上游设备连续三次监测数据均大于上一监测值20％时第一次监测时间，结束时间为下游设备连续三次监测数据均小于上一监测值20％时最后一次监测时间。7.根据权利要求1所述的步骤4，其特征在于：将上游断面污染物浓度值序列等效为下游断面的污染源，步骤如下：步骤4.1：将时间序列按照时间及流速关系转换为空间序列，计算公式为:
n＝t
n
×
u
x
(1)n
i
＝t
i
×
u
x
(2)公式(1)中，n为空间总长度，t
n
为监测总时长，u
x
为平行河岸流速；公式(2)中，n
i
为空间序列间距；t
i
为监测频率；u
x
为平行河岸流速；步骤4.2：将转换后的序列图形与常见曲线进行拟合，确定浓度与距离的关系函数为f(x)；步骤4.3：通过积分形式将等效成的无数个瞬时集中源叠加计算下游断面的模拟污染物浓度值序列，在指定时刻，x处叠加浓度的计算公式为：公式(3)中，c(x,t)为t时刻x处的污染物浓度，单位mg/l；f(x)为浓度与距离的关系函数；n为上游断面的空间总长度；x为在河流流向平行方向上，河流点距离瞬时点源的长度，单位m，此处应为两台设备间的间隔距离；y为在河流流向垂直方向上，河流点距离瞬时点源的长度，单位m；t为距离瞬时污染发生的时间，单位s，此处应为需计算的时间节点；h为河流深度，单位m；d
x
、d
y
分别为x和y方向上的弥散系数，单位m2/s；u
x
为平行河岸流速，单位m/s；u
y
为垂直河岸流速，单位m/s；k为降解系数，单位1/d。8.根据权利要求1所述的步骤5，其特征在于：利用经验公式及河流实际情况计算d
y
、k，确定d
y
、k取值范围为[0.1dy
*
，10dy*],[0.1k*，10k*],dy
*
、k*分别为实际数据根据经验公式确定的计算值,dx取经验值范围[10,20]。9.根据权利要求1所述的步骤6，其特征在于：目标函数是利用污染扩散模型计算的下游断面的模拟污染物浓度值序列和实测污染物浓度值序列的偏差总和，目标函数如下：公式(4)中，f(y,y
*
)为目标函数；y为污染物浓度理论计算值；y
*
为浓度观测值；m为观测值的个数。10.根据权利要求1所述的步骤8，其特征在于：对目标函数值进行升序排序确定参数组合顺序，结合待率定河道实际情况确定最终参数组合。
技术总结
本发明公开了一种基于等效污染源思想的水质模型参数率定方法，所述方法充分利用实时水质监测数据，通过曲线拟合及积分思想将上游断面污染物浓度值序列等效为已知污染物总量，且在空间一定范围上同时瞬时投放的分布源作为下游断面的污染源，模拟计算下游断面的污染物浓度值序列，通过经验公式确定待率定参数取值范围及步长并进行遍历组合，通过比较下游断面的模拟与实测污染物浓度值序列间误差大小确定最终率定结果。通过设计水污染场景，计算分析了上游发生排污情况下的参数率定情况，验证了本方法的可行性和准确性。本发明提出一种基于等效污染源思想的水质模型参数率定方法，具有充分结合河流实测数据，率定结果合理、准确及多样的特点。确及多样的特点。确及多样的特点。
技术研发人员：李金页 王文静 高然
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/10/15