CN113449956A - 一种水污染快速溯源方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水污染快速溯源方法，属于水污染监测技术领域，该溯源方法具体步骤如下：(1)构建水污染备案数据库；(2)部署监测断面和取样点进行水体采样；(3)水体污染物检测；(4)污染物迁移模拟；(5)可疑排污区域内企业初筛；(6)污染物偷排企业溯源；本发明构建了水污染备案数据库，并且通过建立二维污染物迁移模型对水污染物进行仿真迁移模拟，有利于快速排查到可疑排污区域；同时依据污染物类型信息对可疑排污区域的相关企业进行数量检索，有利于缩小水污染物的溯源范围；并且根据污染物成分信息对该排污区域内的排污相关企业进行关联度分析，进而有利于快速且精确地排查到具体污染偷排企业。
Description
技术领域
本发明涉及水污染监测技术领域，尤其涉及一种水污染快速溯源方法及***。
背景技术
经检索，中国专利号CN112417721A公开了基于二维有限元法扩散模型的水污染溯源方法及***，该发明虽然能溯源到排污口，但其无法发快速精确地排查到具体污染偷排企业；超标污水非法偷排的问题在我国较严重，已对水系及生态环境构成了严重的污染和伤害，加强对超标污水偷排现象的有效监管、污染物溯源和追责，是一项十分艰巨的任务；其中对污染源进行排查和污染物进行溯源是不可缺少的环节，只有快速的实现污染溯源，才可以及时切断污染源，防止污染情况进一步恶化；从而才可以认定追究排污企业的责任，对其进行更好的监管，防止其再次非法排放造成水体污染；因此，发明出一种水污染快速溯源方法及***变得尤为重要；
现有的水污染快速溯源方法，大多是在事故发生后采集被污染的下游水样和上游涉污企业排污口的水样，对这些水样进行检测分析，对检测结果进行分析比对，以实现对污染源的排查和追溯，找到违规排污的责任方；但若上游的涉污企业较多，怀疑面广，则使得污染溯源的工作量大，耗费时间长，从而使得溯源人员不能快速且精确地排查到具体污染偷排企业，进而容易使得污染事故加剧；为此，我们提出一种水污染快速溯源方法及***。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种水污染快速溯源方法及***。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水污染快速溯源方法，该溯源方法具体步骤如下：
(1)构建水污染备案数据库：获取被监测水域的水文信息，获取被监测水域上游企业基本信息，获取水污染物类别信息，并生成水污染备案数据库；
(2)部署监测断面和取样点进行水体采样：在被监测水域部署监测断面和取样点，实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；
(3)水体污染物检测：利用检测方法对水质样本进行检测，得到污染物类型信息和污染物成分信息；
(4)污染物迁移模拟：获取监测断面和取样点位置信息，并利用污染物迁移模型，对污染物进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；
(5)可疑排污区域内企业初筛：根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息，通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；
(6)污染物偷排企业溯源：确定该排污区域内的排污相关企业数量后，对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
进一步地，所述水文信息包括监测断面位置信息、水域纵向和横向水流平均速度和水域深度；所述企业基本信息包括企业位置、生产材料和生产领域；所述水污染物类别信息包括化学型污染物、物理型污染物和生物型污染物；所述检测方法具体为离子色谱法、气相色谱法、化学法或电化学法中的一种或多种。
进一步地，所述污染物迁移模型具体为二维污染物迁移模型，其具体污染物迁移模拟过程用公式表达形式如下：
采用傅立叶变换的方法求得其解析解，其表达式为：
式中：C为预测点在t时刻点(x，y)处的污染物浓度；x、y为以污染物泄露点位坐标原点的坐标位置；t(s)为污染物排放时刻到当前时刻的时间长度；k为污染物质降解系数；ux和uy分别为水域的纵向和横向水流平均速度；Dx和Dy分别为污染物在水体中的纵向和横向扩散系数；M为污染物排放总量；h为水域深度。
进一步地，所述可疑排污区域内企业初筛具体过程如下：
S1：根据污染物迁移模型模拟，确定污染物的可疑排污区域；
S2：提取经过检测得到的污染物类型信息；
S3：将污染物类型信息与水污染备案数据库中水污染物类别信息进行匹配，得到该污染物的类型；
S4：遍历水污染备案数据库中企业基本信息，筛选出可疑排污区域内生产或使用该类型污染物的相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量。
进一步地，所述污染物偷排企业溯源过程具体如下：
SS1：获取该排污区域内的排污相关企业数量；
SS2：提取检测到的污染物成分信息；
SS3：利用关联度算法将污染物成分信息与该排污区域内的排污相关企业的产品进行相关性计算分析；
SS4：筛选出相关系数最大的企业，得到具体偷排企业；
所述关联度算法具体为Apriori。
一种水污染快速溯源***，包括水污染备案数据库模块、污染物采集模块、污染物检测模块、迁移模拟模块、相关企业初筛模块和偷排企业溯源模块；
其中，所述水污染备案数据库模块用于存储水文信息、水污染物信息和水域上游企业信息；所述污染物采集模块用于实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；所述污染物检测模块用于检测水质样本，得到污染物类型信息和污染物成分信息；所述迁移模拟模块用于根据污染物迁移模型进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；所述相关企业初筛模块用于根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息；通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；所述偷排企业溯源模块用于对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、该水污染快速溯源方法通过建立二维污染物迁移模型对水污染物进行仿真迁移模拟，进而可以快速排查到可疑排污区域，并且本发明设置有水污染备案数据库，其包括有被监测水域的水文信息、被监测水域上游企业基本信息和水污染物类别信息，当排查到可疑排污区域后，依据污染物类型信息对可疑排污区域的相关企业在水污染备案数据库中的信息进行数量检索，从而有利于缩小水污染物的溯源范围，进而有利于大大缩短后续污染物的溯源时间；
2、该水污染快速溯源方法，在确定了可疑排污区域和该排污区域内的排污相关企业数量后，利用污染物成分信息对水污染备案数据库中的企业进行相关系数分析，并根据最大相关系数进行提取，进而有利于快速且精确地排查到具体污染偷排企业，从而有效避免了污染事故的进一步加剧。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的一种水污染快速溯源方法的整体流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，一种水污染快速溯源方法，该溯源方法具体步骤如下：
(1)构建水污染备案数据库：获取被监测水域的水文信息，获取被监测水域上游企业基本信息，获取水污染物类别信息，并生成水污染备案数据库；
(2)部署监测断面和取样点进行水体采样：在被监测水域部署监测断面和取样点，实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；
(3)水体污染物检测：利用检测方法对水质样本进行检测，得到污染物类型信息和污染物成分信息；
(4)污染物迁移模拟：获取监测断面和取样点位置信息，并利用污染物迁移模型，对污染物进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；
(5)可疑排污区域内企业初筛：根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息，通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；
(6)污染物偷排企业溯源：确定该排污区域内的排污相关企业数量后，对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
水文信息包括监测断面位置信息、水域纵向和横向水流平均速度和水域深度；企业基本信息包括企业位置、生产材料和生产领域；水污染物类别信息包括化学型污染物、物理型污染物和生物型污染物；检测方法具体为离子色谱法、气相色谱法、化学法或电化学法中的一种或多种。
污染物迁移模型具体为二维污染物迁移模型，其具体污染物迁移模拟过程用公式表达形式如下：
采用傅立叶变换的方法求得其解析解，其表达式为：
式中：C为预测点在t时刻点(x，y)处的污染物浓度；x、y为以污染物泄露点位坐标原点的坐标位置；t(s)为污染物排放时刻到当前时刻的时间长度；k为污染物质降解系数；ux和uy分别为水域的纵向和横向水流平均速度；Dx和Dy分别为污染物在水体中的纵向和横向扩散系数；M为污染物排放总量；h为水域深度。
可疑排污区域内企业初筛具体过程如下：
S1：根据污染物迁移模型模拟，确定污染物的可疑排污区域；
S2：提取经过检测得到的污染物类型信息；
S3：将污染物类型信息与水污染备案数据库中水污染物类别信息进行匹配，得到该污染物的类型；
S4：遍历水污染备案数据库中企业基本信息，筛选出可疑排污区域内生产或使用该类型污染物的相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量。
污染物偷排企业溯源过程具体如下：
SS1：获取该排污区域内的排污相关企业数量；
SS2：提取检测到的污染物成分信息；
SS3：利用关联度算法将污染物成分信息与该排污区域内的排污相关企业的产品进行相关性计算分析；
SS4：筛选出相关系数最大的企业，得到具体偷排企业；
关联度算法具体为Apriori。
一种水污染快速溯源***，包括水污染备案数据库模块、污染物采集模块、污染物检测模块、迁移模拟模块、相关企业初筛模块和偷排企业溯源模块；
其中，水污染备案数据库模块用于存储水文信息、水污染物信息和水域上游企业信息；污染物采集模块用于实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；污染物检测模块用于检测水质样本，得到污染物类型信息和污染物成分信息；迁移模拟模块用于根据污染物迁移模型进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；相关企业初筛模块用于根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息；通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；偷排企业溯源模块用于对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
本发明的工作原理及使用流程：该水污染快速溯源方法，在使用时，首先需要获取被监测水域的水文信息，获取被监测水域上游企业基本信息，获取水污染物类别信息，并生成水污染备案数据库；然后在被监测水域部署监测断面和取样点，实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；之后获取监测断面和取样点位置信息，并利用污染物迁移模型，对污染物进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；然后根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息，通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；最后根据该排污区域内的排污相关企业数量，对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业；本发明通过构建水污染备案数据库，大大缩短了水污染物溯源的时间，并且通过建立二维污染物迁移模型对水污染物进行仿真迁移模拟，有利于快速排查到可疑排污区域；并依据污染物类型信息对可疑排污区域的相关企业进行数量检索，得到了该排污区域内的排污相关企业数量，有利于缩小水污染物的溯源范围；并且根据污染物成分信息对该排污区域内的排污相关企业进行关联度分析，进而有利于快速且精确地排查到具体污染偷排企业，从而有效避免污染事故的加剧。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种水污染快速溯源方法，其特征在于，该溯源方法具体步骤如下：
(1)构建水污染备案数据库：获取被监测水域的水文信息，获取被监测水域上游企业基本信息，获取水污染物类别信息，并生成水污染备案数据库；
(2)部署监测断面和取样点进行水体采样：在被监测水域部署监测断面和取样点，实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；
(3)水体污染物检测：利用检测方法对水质样本进行检测，得到污染物类型信息和污染物成分信息；
(4)污染物迁移模拟：获取监测断面和取样点位置信息，并利用污染物迁移模型，对污染物进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；
(5)可疑排污区域内企业初筛：根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息，通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；
(6)污染物偷排企业溯源：确定该排污区域内的排污相关企业数量后，对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
2.根据权利要求1所述的一种水污染快速溯源方法，其特征在于，所述水文信息包括监测断面位置信息、水域纵向和横向水流平均速度和水域深度；所述企业基本信息包括企业位置、生产材料和生产领域；所述水污染物类别信息包括化学型污染物、物理型污染物和生物型污染物；所述检测方法具体为离子色谱法、气相色谱法、化学法或电化学法中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种水污染快速溯源方法，其特征在于，所述污染物迁移模型具体为二维污染物迁移模型，其具体污染物迁移模拟过程用公式表达形式如下：
采用傅立叶变换的方法求得其解析解，其表达式为：
式中：C为预测点在t时刻点(x，y)处的污染物浓度；x、y为以污染物泄露点位坐标原点的坐标位置；t(s)为污染物排放时刻到当前时刻的时间长度；k为污染物质降解系数；ux和uy分别为水域的纵向和横向水流平均速度；Dx和Dy分别为污染物在水体中的纵向和横向扩散系数；M为污染物排放总量；h为水域深度。
4.根据权利要求1所述的一种水污染快速溯源方法，其特征在于，所述可疑排污区域内企业初筛具体过程如下：
S1：根据污染物迁移模型模拟，确定污染物的可疑排污区域；
S2：提取经过检测得到的污染物类型信息；
S3：将污染物类型信息与水污染备案数据库中水污染物类别信息进行匹配，得到该污染物的类型；
S4：遍历水污染备案数据库中企业基本信息，筛选出可疑排污区域内生产或使用该类型污染物的相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量。
5.根据权利要求1所述的一种水污染快速溯源方法，其特征在于，所述污染物偷排企业溯源过程具体如下：
SS1：获取该排污区域内的排污相关企业数量；
SS2：提取检测到的污染物成分信息；
SS3：利用关联度算法将污染物成分信息与该排污区域内的排污相关企业的产品进行相关性计算分析；
SS4：筛选出相关系数最大的企业，得到具体偷排企业；
所述关联度算法具体为Apriori。
6.一种水污染快速溯源***，其特征在于，包括水污染备案数据库模块、污染物采集模块、污染物检测模块、迁移模拟模块、相关企业初筛模块和偷排企业溯源模块；
其中，所述水污染备案数据库模块用于存储水文信息、水污染物信息和水域上游企业信息；所述污染物采集模块用于实时采集被监测水域的水质，得到水质样本；所述污染物检测模块用于检测水质样本，得到污染物类型信息和污染物成分信息；所述迁移模拟模块用于根据污染物迁移模型进行仿真反演迁移模拟，得到污染物的可疑排污区域；所述相关企业初筛模块用于根据污染物的可疑排污区域和污染物类型信息；通过污染备案数据库搜索该区内排污相关企业，得到该排污区域内的排污相关企业数量；所述偷排企业溯源模块用于对污染物成分信息和企业基本信息进行关联度分析，溯源确定到具体偷排企业。
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