【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋环境评估领域，特别涉及基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着超级计算机和偏微分方程数值求解技术的快速发展，水动力-水质模型被广泛应用于河口海岸工程中，是预测水环境状况的主要工具。现有技术中，对于沿海河口的水环境研究及水环境数值模拟多集中于水环境质量特征分析及相关污染物输移扩散规律的定性分析，构建水质模型所涉及的水质生化过程多为经验公式，在构建过程中，首先要设定繁多的水质参数，其次要对模型进行调试，由于许多水质参数获取难度大，且数据计算量庞大，使得水质模型的构建复杂性和难度大大增加。为此，我们提出基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法及系统，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为，
3、基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，包括：
4、通过delft 3d软件构建目标地海域的三维水质模型，构建流程包括以下步骤：
5、步骤11：采用delft 3d软件建立用于模拟目标地海域的水动力特征的初始三维水动力模型；
6、步骤12：获取目标地海域在不同时期的潮流、潮位实测数据对模型进行水动力验证，获取表层温度、盐度实测数据对模型进行温度、盐度验证；
7、步骤13：根据验证结果对所述初始三维水动力模型进行合理调参，确定水动力模型参数
8、步骤14：在水动力模型的基础上，利用delft3d-waq模块构建目标地海域的初始三维水质模型，通过水质模型对目标地海域的水质参数及水质过程进行模拟；
9、步骤15：根据模拟结果对初始三维水质模型的参数进行调试及敏感性分析，确定水质模型包括溶解氧、含碳生化需氧量、悬浮物质、非离子氨、大肠菌群数量、无机氮、ph、无机磷酸盐的主要水质参数及包括do循环、氮、磷循环及植物转化过程的水质过程数据的取值,获取目标地海域的三维水质模型，其中，水质过程包括复氧过程、硝化作用过程、反硝化过程、矿化作用过程、植物生长相关过程，其中，
10、复氧过程的表达式为：
11、
12、式中，表示为复氧通量值；为20℃时的一阶复氧速率值；为水深值；为复氧过程温度依赖常数；为水温值；为饱和氧气浓度值；为氧气浓度值；
13、硝化作用过程的表达式为：
14、
15、式中，为硝化作用速率；为恒定本底速率值；为动力学常数值；为nh4的动力学常数值，,为nh4浓度值；为nh4半饱和参量值；为do的动力学常数值，，为do浓度值；为氧气半饱和参量值；
16、反硝化过程的表达式为：
17、
18、式中，为反硝化作用速率；为硝酸的动力学常数值；
19、矿化作用过程表达式为：
20、
21、式中，为矿化通量值；为物质浓度值；为矿化作用温度依赖常数值；
22、植物生长相关过程的表达式为：
23、
24、式中，为植物最大生长速率；为营养限制因子；为光照限制因子；为日照因子；为温度因子；为营养物质的实际浓度值；
25、根据构建的三维水质模型，获取目标地海域在监测周期λ内t时刻的主要水质参数，表示为在t时刻，目标地海域的第i个监测点的第j项主要水质参数值，其中，i=1,2，...，n；j=1,2，...，m；
26、以获取的主要水质参数为元素构建评估矩阵，，采用优劣解距离法获取监测周期内各监测点在t时刻的水质量化评估值，获取流程包括以下步骤：
27、步骤31：按照对水质的影响程度将水质参数划分为极大型参数、极小型参数、区间型参数和中间型参数；
28、步骤32：将所述评估矩阵中的极小型参数、区间型参数和中间型参数进行正向化处理，获取正向化后的评估矩阵，正向化处理公式为：
29、对于极小型参数：；
30、对于中间型参数：；
31、对于区间型参数：；
32、式中，表示为未正向化前的数据值；表示为正向化后的数据值；m表示为未正向化前的数据值中的最大值；q表示为未正向化前的数据值中的最小值；、分别表示为未正向化前中间型参数的数据区间的下限值和上限值；、分别表示为中间型参数的最佳数据区间的下限值和上限值；
33、步骤33：将正向化处理后的评估矩阵中的所有元素进行标准化处理，标准化公式为：，获取标准化后的评估矩阵，；
34、步骤34：定义在t时刻第i个监测点的水质量化评估值与最优水质和最劣水质之间的距离分别为和，；，式中，表示为第j项主要水质参数的权重；、分别为t时刻所有监测点中第j项主要水质参数的最大值和最小值；
35、步骤35：根据和的计算结果获取在t时刻第i个监测点的水质量化评估值，其中，；
36、以各监测点在监测周期λ内的水质量化评估值的时序数据作为样本进行分类处理，获取目标地海域监测点处的污染程度等级，划分流程包括以下步骤：
37、步骤41，利用水质量化评估值的时序数据创建样本集，记作{，，... ，，，... ，...，，，... }，其中，；
38、步骤42，获取样本集中的均值和标准差，利用均值和标准差对样本集中的数据进行标准化，标准化公式为，在此式中z为标准参量，σ为样本数据的方差，μ为样本数据的均值；
39、步骤43，在完成标准化后，将标准参量利用函数将数值区间调整至[0,1]之间，利用f(k)的函数值对水质量化评估值进行分类，分类的机制为：
40、当时，水质量化评估值分类为一级；
41、当时，水质量化评估值分类为二级；
42、当时，水质量化评估值分类为三级；
43、以此类推，当时，电网净负荷值分类为r级;
44、其中，，分别为函数的函数值的最小值和最大值，f(k)1、f(k)2、、、f(k)r分别为f(k)的中间值，且f(k)min＜f(k)1＜f(k)2＜、、、＜f(k)r＜f(k)max，r为正整数；
45、步骤44，利用水质量化评估值的分类结果对目标地海域监测点处的污染程度等级进行分类，分类机制为：
46、当水质量化评估值分类为一级时，污染程度等级为第一级；
47、当水质量化评估值分类为二级时，污染程度等级为第二级；
48、以此类推，当水质量化评估值分类为r级时，污染程度等级为第r级。
49、本专利技术具有如下有益效果，
50、与现有技术相比，通过采用delft 3d软件建立三维水动力数值扩散模型，模拟目标地海域的水动力特征，通过对目标地潮位、潮流、温度、盐度的时空变化进行验证分析，确定适用于目标地的水质模型参数，并在水动力模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，目标地海域的三维水质模型的构建流程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，所述主要水质参数包括溶解氧、含碳生化需氧量、悬浮物质、非离子氨、大肠菌群数量、无机氮、pH、无机磷酸盐；
4.根据权利要求1所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，水质量化评估值获取流程包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，污染程度等级划分流程包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，正向化处理公式为：
7.根据权利要求2所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，水质过程包括复氧过程、硝化作用过程、反硝化过程、矿化作用过程、植物生长相关过程，其中，
【技术特征摘要】
1.基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，目标地海域的三维水质模型的构建流程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评估方法，其特征在于，所述主要水质参数包括溶解氧、含碳生化需氧量、悬浮物质、非离子氨、大肠菌群数量、无机氮、ph、无机磷酸盐；
4.根据权利要求1所述的基于污染物扩散模型的海洋污染程度评...
【专利技术属性】
技术研发人员：周峥，杨亮，刘鹏，王媛媛，汪羽商，赵利，
申请(专利权)人：无锡九方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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