长距离输水工程突发水污染快速调控决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水利工程及市政工程中的突发水污染应急调控技术领域，特别涉及长 距离输水工程突发水污染事件应急调控决策方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济社会的发展，环境事故经常发生，而突发水污染事件是环境事故中比较 常见的事故；而长距离输水工程中交叉建筑物众多，易发生突发水污染事件。突发水污染事 件不同于一般的污染，其主要特征为：不确定性、流域性、处理的艰巨性和影响的长期性以 及应急主体的不明确性。突发水污染事件处置不当或不及时，将会造成严重的危害，因此对 突发水污染事件应急调控技术的研究具有重要的理论意义和实用价值。
[0003]目前在突发水污染事件应急处理技术上，国内外主要都是利用计算机、无线通讯 等现代化手段，通过计算机编程与GIS界面结合，构建突发性水污染事件的预警系统；法 国于1992年开发出一个称为"seams"的软件包，可以为突发性水污染事件提供应急决策； 1994年，Desimone等把人工智能和模式识别技术用于溢油事件过程的模拟、应急计划的 评估，能够对大型溢油事件应急处理设施的选择和人员的配备进行辅助决策；2004年冯文 剖、张宏、彭立芹、闾国年通过对系统设计、数据库设计、系统实施、系统功能等方面的介绍， 给出了一种突发性环境污染事件预警、应急监测和处理方面软件开发的新方法；近年来，关 于突发可溶性水污染事件应急调控技术开始逐步建立。目前突发可溶性水污染事件应急调 控虽有一定的技术与理念，但是并不能快速有效地解决突发水污染事件。通常是根据已有 的资料建立宏观管理层面的规定，或者需要依据大量的数值模拟和计算系统作为支撑，难 于快速有效的做出可供决策者操作的方案问题。另外，水污染事件应急调控目前主要还是 着眼于规定事件发生的报告程序，而对于应急处理措施的规定则过于简单，缺乏突发可溶 性水污染事件应急调控技术以及不能快速有效的做出解决的方案。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种长距离输水工程突发水污 染事件应急调控决策方法，该方法包括污染物信息识别，主要是考虑对人体的伤害；根据污 染物信息，选择应急调控方式：正常输水和闭闸调控；每种调控方式下给出可溶和漂浮油 类的应急调控决策参数快速量化公式，根据决策者需求，提供污染物扩散范围以及控制污 染物在特定渠道内的闸门状态和关闭时间。解决了长距离输水工程中多类型突发水污染事 件快速调控的问题，具有物理概念清晰、计算量小、结果直观等优点，可为长距离输水工程 突发水污染事件应急处置提供技术支持。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 长距离输水工程突发水污染快速调控决策方法，包括以下步骤：
[0007] (1)对水污染事件信息进行识别得到污染物性质，根据污染物性质确定污染物对 人体是否有害；
[0008] (2)给出应急调控方法，若污染物对人体无害则可正常输水，若污染物对人体有害 则闭闸调控；
[0009] (3)根据污染物类型及输移扩散特征确定相应的应急调控决策参数；
[0010] (4)考虑输水工程渠道几何尺寸和水流特性，建立一维水动力水质模型，根据水质 模拟结果，提出应急调控决策参数快速量化公式及条件，结合应急调控方法计算出应急调 控决策参数值，给出最终的应急调控方案；
[0011] (5)若应急调控方案为正常输水，根据正常输水情况下应急调控决策参数快速量 化公式给出污染物变化情况，对于可溶性污染物，给出污染范围以及浓度变化情况，对于漂 浮油类，给出油膜范围，供决策者使用；
[0012] 若应急调控为闭闸调控，根据闸控情况下应急调控决策参数快速量化公式及条件 给出调控方案；对于可溶性污染物，提供不同时间内污染物扩散范围以及将污染物控制在 制定渠道内的闸门关闭时间，对于漂浮油类，提供不同时间内油膜扩散范围以及确保油膜 不下潜闸门开度，供决策者使用。
[0013] 步骤（1)中所述水污染事件包括突发可溶性水污染事件和突发漂浮油类水污染 事件。
[0014] 步骤（3)中对于可溶性污染物，用表征污染物输移扩散特征的污染物峰值输移距 离、污染物纵向长度和污染物峰值浓度作为应急调控决策参数；对于漂浮油类污染物，用表 征油膜输移扩散特征的油膜输移距离、油膜长度和油膜下潜条件作为应急调控决策参数。
[0015] 步骤（4)中所述输水工程渠道几何尺寸包括渠道长度、底宽、边坡和底坡，水流特 性包括渠道流量和水深。
[0016] 步骤（4)中所述的应急调控决策参数快速量化公式及条件分别为：
[0017] 1)可溶性污染物应急调控决策参数快速量化公式：
[0018] c.正常输水情况：
[0019]
[0020] d.闭闸调控情况：
[0021]
[0022] 式中，(；_污染物峰值浓度，mg/L;D_污染物峰值输移距离，m办-第i个渠池内峰 值距污染源的距离，m;Vl-第i个渠池内平均流速，m/s应急调控时闸门关闭时间， s;Tb-事故渠段内水波传播时间s;T-传播时间，是从发生污染那一时刻开始计时，s;W-污 染物纵向长度，m;Q-突发事故段的流量，m3/s;M-污染物投放量，t;EX-污染物所在渠段的 弥散系数，m2/s。
[0023] 2)漂浮油类应急调控决策参数快速量化公式：
[0024]a.正常输水情况：
[0025] 不同油类的油膜输移扩散规律并不相同，针对三种不同品种的油类，分别是：①轻 质燃料油，密度为〇.86g/cm3,沸点为180°~370°，粘度为3.0~8.0mm2/s;②合成油，密 度为0. 82g/cm3,沸点为170°~390°，粘度为0. 76mm2/s;③食用油，密度为0. 92g/cm3,沸 点为335°，粘度为9. 5mm2/s;每种油的应急调控决策参数快速量化公式分别为：
[0026]
[0027] 式中，Ι^Η-油膜输移距离，m「油膜纵向长度，m输水渠段内的水体平均流 速，m/s;t-传播时间，s;
[0028] b.闭闸调控情况：
[0029] 控制油膜下潜的条件：①首先控制渠段输水流速不超过0.8m/s:流速0.7~ 0· 8m/s，闸门吃水深度0· 55m;流速0· 5~0· 7m/s，闸门吃水深度0· 4~0· 55m;低于0· 5m/ s，闸门吃水深度0. 35~0. 4m;②倒虹吸进口不产生漩涡。
[0030]与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：本发明长距离输水工 程突发水污染事件应急调控决策方法，解决了长距离输水工程中多类型突发水污染事件快 速调控的问题，具有物理概念清晰、计算量小、结果直观等优点，可为长距离输水工程突发 水污染事件应急处置提供技术支持。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图与实例对本发明 做详细的论述：
[0033] 如图1本发明方法的流程图所示，本发明长距离输水工程突发水污染快速调控决 策方法包括如下步骤：
[0034] 步骤一、对水污染事件信息进行识别得到污染物性质，根据污染物性质确定污染 物对人体是否有害，有害主要包括毒性及挥发性等。
[0035]步骤二、根据水污染事件的信息，水污染事件包括突发可溶性水污染事件和突发 漂浮油类水污染事件，快速给出具体的应急调控方法，若污染物对人体无害则可正常输水， 若污染物对人体有害则需闭闸调控。
[0036] 步骤三、根据不同污染物的输移扩散特征，给出相应的应急调控决策参数；其中对 于可溶性污染物，用表征污染物输移扩散特征的峰值输移距离、纵向长度、峰值浓度来表示 应急调控决策参数；对于漂浮油类，用表征油膜输移扩散特征的油膜输移距离、油膜长度、 油膜下潜条件来表示应急调控决策参数。
[0037] 步骤四、综合考虑输水工程渠道几何尺寸和水流特性等因素，其中输水工程渠道 几何尺寸包括渠道长度、底宽、边坡和底坡，水流特性包括渠道流量和水深；利用HEC-RAS 软件建立一维水动力水质模型，根据水质模拟结果，提出应急调控决策参数快速量化公式 及条件，结合应急调控方法计算出应急调控决策参数值