交通运输部水运科学研究所申伟获国家专利权
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龙图腾网获悉交通运输部水运科学研究所申请的专利一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119785923B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411820306.1,技术领域涉及:G16C20/70;该发明授权一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法是由申伟;白景峰;曹宇;张卫;吴宣;高雷;刘天睿设计研发完成,并于2024-12-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法在说明书摘要公布了:本申请公开了一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法,该方法利用选定目标水域生态系统的历年检测数据构建动态水质模型,根据污染泄漏的时间和位置设置污染影响系数,在原有动态水质模型中加入污染物影响项,并根据污染影响系数对污染物影响项进行修正,得到污染扩散后的动态水质模型,再建立目标水域的对流扩散模型,通过点对点的方式将对流扩散模型输出的污染物浓度带入动态水质模型,不断更新动态水质模型的各项参数,最终得到目标水域生态系统污染后的动态变化过程,利用动态变化过程对治理结果进行评估;本申请的技术方案能够充分利用污染物扩散的影响对动态水质模型进修正,增强了动态水质模型的准确性,提高了最终评估结果的准确率。
本发明授权一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种用于污染事件应急处置的生态动力模拟方法,其特征在于,该方法包括: 步骤1,选定目标水域,从数据库中获取目标水域生态系统中预定参数的历年检测数据,基于不同预定参数之间的相互作用以及各个预定参数的检测数据,构建动态水质模型,具体包括: 步骤121,根据不同预定参数之间的相互作用关系建立相关表达式,建立相关表达式包括浮游植物生长函数的表达式、浮游植物的呼吸作用消耗函数的表达式、食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数的表达式、有机碎屑沉降函数的表达式; 浮游植物生长函数Rpl为: Rpl=Gpl·Cpl=fTmin[fNu,fL]Cpl 式中,Gpl为浮游植物的生长速率,Cpl为浮游植物的总量,下角标pl为浮游植物的标签,fT为水温影响浮游植物生长的指数函数,T为水温,fNu为溶解态无机营养盐对浮游植物的限制函数,下角标Nu为溶解态无机营养盐的标签,fL为光照对浮游植物生长的限制函数,下角标L为光照的标签,min[·]为取最小值函数; 浮游植物的呼吸作用消耗函数Bpl为: 式中,mpl为浮游植物在0℃时的最大呼吸率,μpl为浮游植物生长随温度变化的指数因子,T0为浮游植物最适温度; 食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数Ean为: 式中,Ean为食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数,gan为食植性浮游动物在0℃时的最大生长率,下角标an为食植性浮游动物的标签,Can为食植性浮游动物的总量,μan为食植性浮游动物生长随温度变化的指数因子,λ为浮游植物被摄食率; 有机碎屑沉降函数Sor为: 式中,Wor为有机碎屑的沉降速率,下角标or为有机碎屑的标签,Cor为有机碎屑总量,h为水深; 步骤122,根据描述不同预定参数之间的相互作用关系的相关表达式,以及浮游动植物死亡、浮游动物的排泄以及有机碎屑再矿化的过程,建立动态水质模型;具体包括:将浮游植物的死亡、浮游动物的排泄、浮游动物的死亡以及有机碎屑再矿化过程采用简单的线性关系表示,将该线性关系与描述不同预定参数之间的相互作用关系的相关表达式相结合,得到动态水质模型: 式中,β为浮游动物摄食同化率,man为食植性浮游动物在0℃时的最大排泄率,dpl为浮游植物自然死亡率,dan为食植性浮游动物自然死亡率,ε为有机碎屑再矿化率,为动态水质模型的算子; 步骤123,将预定参数历年检测数据带入到动态水质模型,对模型进行迭代运算,优化模型参数,直至达到预定迭代次数后停止迭代; 步骤2,基于污染泄漏的时间和位置设置污染影响系数,其中,污染影响系数随时间和与污染源距离的增加而小,在动态水质模型中加入污染物影响项,并根据设置的污染影响系数对加入的污染物影响项进行修正,得到污染扩散后的动态水质模型; 基于污染泄漏的时间和位置设置污染影响系数,具体包括: 以污染泄漏的时间点及污染源的位置为参考,设置与时间和空间相关的污染影响系数,该污染影响系数表示为: 式中,ωt,r为污染影响系数,t为时间,r为空间点与污染源的距离,η为污染物衰减速率常数,σ为污染物的空间衰减指数,σ∈[1,3]; 得到污染扩散后的动态水质模型,具体包括: 步骤221,在浮游植物生长函数中添加污染物影响项,并利用污染影响系数对加入的污染物影响项进行修正,得到污染扩散后的浮游植物生长函数为: 式中,gpl为浮游植物在0℃时的最大生长率,Cpoll为污染物的浓度,αN为单位浓度污染物中的氮元素含量,kN为氮吸收半饱和常数,αP为单位浓度污染物中的磷元素含量,kP磷吸收半饱和常数,αSi为单位浓度污染物中的硅元素含量,kSi为硅吸收半饱和常数,ρtox为污染物的毒性因子,ρtox属于[0,1],ρtoxCpoll为污染物的毒性效应影响项,其表示为: 式中,Ktox为污染物浓度的半饱和常数; 步骤222,在食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数中添加污染物影响项,并利用污染影响系数对加入的污染物影响项进行修正,得到污染扩散后的食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数为: 步骤223,将污染扩散后的浮游植物生长函数,以及污染扩散后的食植性浮游动物对浮游植物的摄食函数带入原有动态水质模型,并根据污染影响系数和污染物的毒性效应影响项修正浮游植物死亡率和食植性浮游动物死亡率,得到污染扩散后的动态水质模型: 其中,为污染扩散后的浮游植物自然死亡率,其表达式为: 为污染扩散后的食植性浮游动物自然死亡率,其表达式为: 步骤224,获取污染后目标水域生态系统中预定参数的检测数据,将污染后预定参数的检测数据带入到污染后的动态水质模型,对模型进行迭代运算,直至达到预定迭代次数后停止迭代; 步骤3,建立目标水域的对流扩散模型,根据对流扩散模型计算污染物在各个空间位置处的浓度,将计算出的各个空间位置处的污染物浓度带入到污染后的动态水质模型中进行动态模拟,得到目标水域生态系统在污染物影响下各个预定参数的动态变化数据; 步骤4,对污染后的目标水域生态系统进行人工干预治理,设置治理监测周期,基于治理监测周期实地测量治理后预定参数的变化数据,将污染后的动态水质模型提供的数据作为对照组数据,基于治理后预定参数的变化数据和对照组数据计算目标水域生态系统的健康指数; 步骤5,将目标水域生态系统的对照组数据、治理后预定参数的变化数据以及治理后的健康指数对应进行记录,并存入数据库。
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