專利名稱：城市多水源原水系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及市政工程的給排水調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種在突發(fā)污染事故時(shí)的城市多水源原水系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，各種自然、人為矛盾交織沖突導(dǎo)致污染事故頻發(fā)， 特別是南方沿海工業(yè)密集地區(qū)，城市供水系統(tǒng)不僅面臨著周期性的咸潮上溯影響，同時(shí)也承受著上游水源地突發(fā)污染事故的風(fēng)險(xiǎn)。目前，各城市應(yīng)對(duì)水源地突發(fā)污染事故主要依靠污染現(xiàn)場(chǎng)和水廠的應(yīng)急處理措施，從污染事故的應(yīng)急響應(yīng)角度看屬于被動(dòng)響應(yīng)，這種被動(dòng)的應(yīng)急處理措施雖然可以在一定程度上降低污染物濃度，保障出廠水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，遏制突發(fā)污染事故造成的生命財(cái)產(chǎn)損失，但對(duì)于較大規(guī)模的突發(fā)污染事故，僅僅依靠這種被動(dòng)式的應(yīng)急處理很難積極有效地控制突發(fā)污染事故的影響。我國(guó)南方沿海城市的水源具有多樣性，不僅可以從取水泵站直接向水廠供應(yīng)原水，還可以將水庫(kù)蓄水采用重力輸水方式向水廠供應(yīng)原水。水庫(kù)除接受自然降水外，還可以由取水泵站向其補(bǔ)水。因此，由泵站、水庫(kù)、水廠及它們之間的管線、明渠、隧洞、渡槽等共同構(gòu)成了一個(gè)分散復(fù)雜的多水源原水系統(tǒng)。這樣的布置方式對(duì)于水源地的突發(fā)污染事故具有較好的抗沖擊能力，為原水系統(tǒng)依靠應(yīng)急調(diào)度來(lái)規(guī)避或降低突發(fā)污染事故的影響提供了可能，但缺點(diǎn)是很難控制復(fù)雜的原水系統(tǒng)。因此，急需提出一種應(yīng)急調(diào)度決策支持系統(tǒng)，來(lái)保障城市的飲用水安全。供水系統(tǒng)的水力學(xué)模型是反映供水系統(tǒng)內(nèi)部水力條件時(shí)空變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型， 采用該模型可以在不同初始條件和邊界條件下，模擬供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)引入合理的目標(biāo)函數(shù)并求解優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，可以為供水調(diào)度提供重要的決策支持信息。目前， 隨著供水系統(tǒng)建模軟件的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的供水公司開始著手建立管網(wǎng)水力學(xué)模型， 并在基于模型的調(diào)度決策支持系統(tǒng)研究方面進(jìn)行了有益的嘗試。但原水系統(tǒng)的水力學(xué)模型很少見(jiàn)，基于原水系統(tǒng)水力學(xué)模型的調(diào)度決策支持系統(tǒng)尚未有相關(guān)報(bào)道。此外，隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，一些城市開始著手建立水源地的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，可以對(duì)水源的主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦監(jiān)測(cè)指標(biāo)發(fā)生異常便會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過(guò)相關(guān)工作人員的核實(shí)，可以確認(rèn)上游是否發(fā)生了突發(fā)污染事故。在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以為應(yīng)急條件下的供水調(diào)度提供重要的基礎(chǔ)信息。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種在突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法， 包括SllO 根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間；S120:根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超 標(biāo)的時(shí)間和超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)；S130 如果原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則采用模糊推理確定在所述污染事故時(shí)的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略；如果原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案；S140 根據(jù)步驟S130中所確定的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，包括水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間；原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元，用于根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間和超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)；應(yīng)急策略判定單元，用于在原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)時(shí)，采用模糊推理確定在所述污染事故下的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略；優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元，用于在原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時(shí)，利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案；原水系統(tǒng)調(diào)度單元，用于根據(jù)所述應(yīng)急策略判定單元或所述優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元所確定的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。利用上述根據(jù)本發(fā)明的城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法和系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)以下有益效果1、本發(fā)明利用Matlab平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了城市多水源原水系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)急調(diào)度。 相對(duì)于現(xiàn)有的供水調(diào)度應(yīng)急預(yù)案的制定方法，本發(fā)明整合了水力學(xué)模型、優(yōu)化計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)在制定應(yīng)急決策方面的優(yōu)勢(shì)，提高了應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性和可操作性。為供水企業(yè)積極有效地應(yīng)對(duì)水源地突發(fā)污染事故，最大限度地保障原水系統(tǒng)的安全性和可靠性提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持。2、本發(fā)明提出了基于水力學(xué)模型的城市多水源原水系統(tǒng)在突發(fā)污染事故條件下的安全性評(píng)估方法，相對(duì)于人為的經(jīng)驗(yàn)判斷，能夠充分利用歷史數(shù)據(jù)和污染事故信息對(duì)原水系統(tǒng)的安全性進(jìn)行全面評(píng)估，改善了安全性評(píng)估的方法，具有更堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和更高的可信度。3、本發(fā)明以開源軟件EPANET2.0作為水力學(xué)模型的建模環(huán)境，通過(guò)其提供的編程接口實(shí)現(xiàn)與Matlab開發(fā)環(huán)境的交互；利用Matlab GUIDE(MatlabGraphical User Interface Development Environment，Matlab圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境)作為應(yīng)急調(diào)度決策支持系統(tǒng)的界面開發(fā)環(huán)境，可以簡(jiǎn)化程序界面的設(shè)計(jì)過(guò)程并且可以充分利用Matlab強(qiáng)大的計(jì)算能力和豐富的內(nèi)置函數(shù)，從而提高開發(fā)效率，縮短研發(fā)周期，降低投入成本。為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說(shuō)明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說(shuō)明以及附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。


通過(guò)參考以下結(jié)合附圖的說(shuō)明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1示出了本發(fā)明的應(yīng)急調(diào)度方法的流程圖；圖2示出了本發(fā)明的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元的處理流程示意圖；圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例中繪制原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖的流程示意圖；圖5示出了發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)急策略判定單元所采用的模糊邏輯推理系統(tǒng)示意圖；圖6示出了發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元的工作流程示意圖。在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在城市多水源原水系統(tǒng)遭遇突發(fā)污染事故時(shí)，需要根據(jù)污染的時(shí)間、程度結(jié)合原水系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，全面判斷污染事故對(duì)原水系統(tǒng)的影響，評(píng)估原水系統(tǒng)的安全狀態(tài)， 從而提出相應(yīng)合理的應(yīng)急策略或調(diào)度方案。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明在EPANET2. 0平臺(tái)上建立城市多水源原水系統(tǒng)的水力學(xué)模型，并以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式完成水力學(xué)模型與優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型的關(guān)聯(lián)耦合。利用Matlab作為應(yīng)急調(diào)度決策支持系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，以Matlab GUIDE作為程序界面的開發(fā)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急調(diào)度決策支持系統(tǒng)中各模塊的無(wú)縫銜接，提高系統(tǒng)的完整性及動(dòng)態(tài)交互性。本發(fā)明所涉及的EPANET2. 0軟件是由美國(guó)環(huán)境保護(hù)總署(United StatesEnvironmental Protection Agency，USEPA)下設(shè)的國(guó)家風(fēng)險(xiǎn)管理研究實(shí)驗(yàn)室 (National Risk Management Research Laboratory) Jf胃白勺—,β 力iW網(wǎng)#力、τΚΜ 模擬分析的開源軟件包。EPANET軟件可以提高管理人員對(duì)給水管網(wǎng)水力狀態(tài)和水質(zhì)狀況的理解，通過(guò)對(duì)多種方案的分析和評(píng)估，提高整個(gè)供水系統(tǒng)的安全性和可靠性。該軟件包的最新版本號(hào)為Build2. 00. 12，可從USEPA的官方網(wǎng)站上免費(fèi)下載。EPANET作為一款開源的軟件包以其開放性、靈活性及穩(wěn)定性成為業(yè)內(nèi)諸多專業(yè)軟件公司首選的水力計(jì)算引擎。隨 EPANET軟件同時(shí)發(fā)布的還有相應(yīng)的開發(fā)工具包(The EPANET Programmer’ s Toolkit)，它以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(Dynamic Link Library, DLL)的形式將水力計(jì)算引擎內(nèi)的諸多函數(shù)封裝起來(lái)，極大地方便了開發(fā)人員利用第三方的集成開發(fā)環(huán)境根據(jù)不同的需求進(jìn)行二次開發(fā)。本發(fā)明所采用的程序界面開發(fā)環(huán)境Matlab GUIDE為程序開發(fā)者提供了一種實(shí)用的工具，大大簡(jiǎn)化了圖形界面的開發(fā)及編碼過(guò)程。利用GUIDE的布局編輯器，可以通過(guò)單擊并拖拽各個(gè)GUI組件的方法，將坐標(biāo)軸、面板、按鈕、文本框及滑動(dòng)條等控件放入布局窗口內(nèi)；此外，還可以為圖形用戶界面添加工具欄、菜單及彈出式菜單。GUIDE自動(dòng)生成控制各組件運(yùn)行的程序代碼文件，它提供了用于圖形界面初始化的代碼并包含了各組件回調(diào)函數(shù)的程序框架，通過(guò)在M文件編輯器中編寫相應(yīng)的代碼即可實(shí)現(xiàn)各種所需的功能。因此，采用 Matlab GUIDE可以大大提高應(yīng)用程序界面的開發(fā)效率，縮短開發(fā)時(shí)間。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法的流程圖。如圖1所示，為了能夠在遭遇突發(fā)污染事故時(shí)對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行合理有效的調(diào)度，首先需要取得原水系統(tǒng)受到污染的相關(guān)參數(shù)信息，即首先要根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間(步驟S110)；然后根據(jù)所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間、超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)(S120)；接著針對(duì)原水系統(tǒng)的安全狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度方案的推演確定， 即如果原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則采用模糊推理確定在污染事故時(shí)的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略；如果原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案(S130)； 最后根據(jù)上述所確定的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度 (S140)。相應(yīng)地，本發(fā)明提供的突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示，該應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)200包括水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元210、原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元220、應(yīng)急策略判定單元230、優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元240以及原水系統(tǒng)調(diào)度單元250。其中，水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元210，用于根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間(即應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間)以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，根據(jù)河流一維水質(zhì)基本模型經(jīng)推導(dǎo)和變換得到，這種推導(dǎo)和變換屬于現(xiàn)有的技術(shù)，在此不再詳述。相比于現(xiàn)有的用于水污染控制的二維、三維水質(zhì)模型，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完備性要求較低且具有計(jì)算簡(jiǎn)便、快速的優(yōu)勢(shì)，可以為原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度工作爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。并且，根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律、 從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間的具體流程如圖 3所示，首先通過(guò)在線監(jiān)測(cè)確定突發(fā)污染事故的發(fā)生位置和污染物總量，結(jié)合污染河道的平均河道縱向流速和河道縱向彌散系數(shù)，確定瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型參數(shù)(S310)；然后根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型確定下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間(S320)。具體地，作為示例，假設(shè)12月份在原水系統(tǒng)的某泵站上游20km處發(fā)生一起交通事故，共有5t粗酚流入磨刀門水道(國(guó)家地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的閾值為0. 005mg/L)，通過(guò)查閱水文資料確定污染河道的平均河道縱向流速為0. 4m/s、河道縱向彌散系數(shù)為2849m2/s，根據(jù)上述數(shù)據(jù)確定瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型參數(shù)；然后根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型確定污染團(tuán)約3. 2h后到達(dá)該泵站取水口斷面，超標(biāo)持續(xù)時(shí)間約為31. 4h。與圖3所示的流程對(duì)應(yīng)，水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元210又包括污染數(shù)據(jù)確定單元211和超標(biāo)時(shí)間確定單元212 (參見(jiàn)圖2中水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元210的框架結(jié)構(gòu))。其中，污染數(shù)據(jù)確定單元211，用于通過(guò)在線監(jiān)測(cè)確定突發(fā)污染事故的發(fā)生位置和污染物總量，結(jié)合污染河道的平均河道縱向流速、河道縱向彌散系數(shù)，確定瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型參數(shù)；超標(biāo)時(shí)間確定單元212，用于根據(jù)污染數(shù)據(jù)確定單元211所確定的瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型確定下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間。其中，瞬時(shí)點(diǎn)源排放條件河流一維水質(zhì)模型的解析表達(dá)式如下
….、 M 「 (χ-Μ/)2 ,,、 C(x,t)=exp -v y exp(-^)
Α^ΑπΟχ L 4ZV」⑴在上述表達(dá)式(1)中，各字符所代表的參數(shù)如下

C——污染物濃度(mg/L)；χ——沿河流方向的距離(m)；t-時(shí)間(S)；Ux——河流縱向流速(m/s)；Dx——污染物在河流中的縱向彌散系數(shù)(m2/s)；k——污染物降解速率常數(shù)(s-1)；原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元220，用于根據(jù)水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元210中所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)200還包括原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖繪制單元(圖中未示出)，用于通過(guò)構(gòu)造原水系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)定污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間構(gòu)建突發(fā)污染事故時(shí)不同初始狀態(tài)取水口的可取水時(shí)間序列；然后根據(jù)通過(guò)水力學(xué)模型和優(yōu)化算法對(duì)所述可取水時(shí)間序列進(jìn)行處理所獲得的原水系統(tǒng)安全性評(píng)估結(jié)果確定原水系統(tǒng)的臨界污染持續(xù)時(shí)間；進(jìn)而根據(jù)所述臨界污染持續(xù)時(shí)間和所述瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，確定原水系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量與污染事故發(fā)生位置的不同組合；最后根據(jù)所述不同組合繪制原水系統(tǒng)的安全分區(qū)圖。更為具體地，原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖繪制單元首先根據(jù)歷史取水情況構(gòu)造原水系統(tǒng)的初始取水狀態(tài)(即初始可取水時(shí)間序列)，初始化一個(gè)可能的污染持續(xù)時(shí)間，并將其與初始取水時(shí)間序列疊加，構(gòu)造在突發(fā)污染事故條件下，取水口的可取水時(shí)間序列；然后將取水口的可取水時(shí)間序列作為初始條件，輸入到原水系統(tǒng)的水力學(xué)模型，調(diào)用優(yōu)化計(jì)算方法求解優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)能否找到最優(yōu)解判斷系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，經(jīng)過(guò)迭代計(jì)算， 找出使得數(shù)學(xué)模型無(wú)法收斂到最優(yōu)解時(shí)的臨界污染持續(xù)時(shí)間；最后根據(jù)臨界污染持續(xù)時(shí)間，利用水質(zhì)模型確定處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量和污染事故發(fā)生位置的不同組合，從而繪制出系統(tǒng)安全分區(qū)圖。具體的，下面將以珠海市主城區(qū)原水系統(tǒng)作為示例來(lái)說(shuō)明安全分區(qū)圖的繪制過(guò)程，繪制原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖的流程如圖4所示珠海市主城區(qū)原水系統(tǒng)所處的磨刀門水道在每年冬、春季節(jié)的枯水期會(huì)受到每月兩次的咸潮影響，平崗泵站的可取水時(shí)間隨咸潮規(guī)律而變化。在咸潮期，珠海水務(wù)集團(tuán)供水調(diào)度的主要任務(wù)是合理制定各水庫(kù)一旬內(nèi)(15天)每天的蓄水水位，以保證原水系統(tǒng)的正常運(yùn)行并在旬末有足夠的蓄水來(lái)抵御下一輪的咸潮上溯。S410 構(gòu)造原水系統(tǒng)的初始狀態(tài)矩陣。如水庫(kù)水位及泵站的取水保證率的不同組合。例如，采用2007-2010年珠海市主城區(qū)原水系統(tǒng)三座主力水庫(kù)的水位歷史數(shù)據(jù)系列及根據(jù)同期的平崗泵站取 水口的咸度數(shù)據(jù)計(jì)算得到的可取水時(shí)間系列根據(jù)水位的高低和取水保證率的大小進(jìn)行排序，取出分別位于高、中、低位置上的代表值構(gòu)成原水系統(tǒng)初始狀態(tài)的矩陣；S420 設(shè)定污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間；S430:根據(jù)所述初始狀態(tài)矩陣和持續(xù)時(shí)間構(gòu)建突發(fā)污染事故時(shí)不同的取水口的可取水時(shí)間序列。由于突發(fā)污染事故在時(shí)間上具有不確定性，對(duì)咸潮期突發(fā)污染事故條件下平崗泵站的可取水時(shí)間序列按照最不利情況考慮，即突發(fā)污染事故和咸潮上溯相繼發(fā)生的情況，因此將污染物在取水口斷面的超標(biāo)持續(xù)時(shí)間緊密插入咸潮上溯導(dǎo)致平崗泵站不能取水的時(shí)間段之前，構(gòu)成疊加后的可取水時(shí)間序列；S440 通過(guò)水力學(xué)模型和優(yōu)化算法對(duì)所述可取水時(shí)間序列進(jìn)行處理，確定原水系統(tǒng)安全性評(píng)估結(jié)果；其中的水力學(xué)模型和優(yōu)化算法采用現(xiàn)有的軟件和算法。在該步驟S440 中，其數(shù)據(jù)處理的實(shí)質(zhì)是求解優(yōu)化調(diào)度模型，通過(guò)判斷結(jié)果是否收斂來(lái)確定臨街污染持續(xù)時(shí)間。S450 判斷所述安全性評(píng)估結(jié)果是否收斂，如果收斂，則進(jìn)入步驟S451，選取持續(xù)時(shí)間增量，確定新的污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間，然后轉(zhuǎn)至步驟S430 ；否則進(jìn)入步驟S452， 將所述污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間確定為臨界污染持續(xù)時(shí)間；S460 根據(jù)臨界污染持續(xù)時(shí)間和所述瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，確定原水系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量與污染事故發(fā)生位置的不同組合；S470 根據(jù)上述不同組合繪制原水系統(tǒng)的安全分區(qū)圖。具體的，作為示例，在繪制原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖的過(guò)程中，首先根據(jù)城市多水源原水系統(tǒng)中水庫(kù)水位的運(yùn)行情況，以及咸潮影響條件下取水口的取水保證率情況，將系統(tǒng)的初始狀態(tài)劃分為9種不同的組合(可以根據(jù)實(shí)際情況劃分得更細(xì)致)；其次，設(shè)定一個(gè)初始的污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間，將污染物的持續(xù)時(shí)間與9種不同的系統(tǒng)初始狀態(tài)相疊加， 構(gòu)成突發(fā)污染事故條件下原水系統(tǒng)在不同初始狀態(tài)時(shí)取水口的可取水時(shí)間序列情景矩陣； 再次，將情景矩陣中取水口的各個(gè)可取水時(shí)間序列作為已知條件輸入水力學(xué)模型，求解基于水力學(xué)模型的優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，如果計(jì)算結(jié)果收斂，則選取一個(gè)污染物持續(xù)時(shí)間的增量，重新構(gòu)成突發(fā)污染事故條件下不同初始狀態(tài)取水口的可取水時(shí)間序列，再進(jìn)行系統(tǒng)安全性評(píng)估直至計(jì)算結(jié)果不收斂，從而獲得臨界污染持續(xù)時(shí)間，如果計(jì)算結(jié)果不收斂，則調(diào)整初始設(shè)定的污染物持續(xù)時(shí)間，重新進(jìn)行安全性評(píng)估直至計(jì)算結(jié)果從收斂變?yōu)椴皇諗?，從而獲得臨界污染持續(xù)時(shí)間；最后，將臨界污染持續(xù)時(shí)間代入瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，得到處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量與污染事故發(fā)生位置的不同組合，根據(jù)該計(jì)算結(jié)果便可繪制系統(tǒng)安全分區(qū)圖。本發(fā)明上述具體實(shí)施方式
中所采用的系統(tǒng)安全分區(qū)圖，通過(guò)迭代求解基于水力學(xué)模型的優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型得到?，F(xiàn)有技術(shù)中用來(lái)評(píng)估原水系統(tǒng)安全性的方法相對(duì)較少且定性分析居多，而本發(fā)明的系統(tǒng)安全分區(qū)圖基于模型的計(jì)算，并且通過(guò)模擬分析確定污染事故是否會(huì)對(duì)原水系統(tǒng)的安全性構(gòu)成威脅，使評(píng)估安全性的方法更具有說(shuō)服力。應(yīng)急策略判定單元230，用于在原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)時(shí)，采用模糊推理確定在污染事故下的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略。應(yīng)急策略判定單元230所采用的模糊邏輯推理策略(FIS)，通過(guò)模糊化的方法將影響應(yīng)急調(diào)度決策的各種相關(guān)因素定量化地表達(dá)出來(lái)，并且構(gòu)建從各種影響因素到?jīng)Q策方案的邏輯映射關(guān)系。由于水源地的突發(fā)污染事故在時(shí)間、空間、規(guī)模、過(guò)程、水域背景、影響對(duì)象等方面存在不確定性，各類應(yīng)急技術(shù)對(duì)目標(biāo)污染物的處置能力也會(huì)隨之發(fā)生變化。常規(guī)的根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)的決策往往不能處理多種影響因素共同作用的情況，而采用FIS，可以通過(guò)事先分析的方法建立應(yīng)急決策的推理機(jī)制，在一定程度上控制不確定性對(duì)應(yīng)急策略分析產(chǎn)生的影響。圖5為本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)急策略判定單元所采用的模糊邏輯推理系統(tǒng)(FIS)示意圖，通過(guò)對(duì)原水系統(tǒng)的安全性評(píng)估，當(dāng)原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)時(shí)，則由應(yīng)急策略判定模塊推斷合理的應(yīng)急策略(主要包括取水泵站策略和應(yīng)急技術(shù)策略)。其工作原理如下通過(guò)分析確定影響取水泵站策略和應(yīng)急技術(shù)策略的各種因素，采用Matlab內(nèi)部的模糊邏輯工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)構(gòu)建從輸入集(各種影響因素)到輸出集(應(yīng)急策略)的映射邏輯關(guān)系，采用不同的隸屬度函數(shù)(Membership Function，用來(lái)表征某個(gè)變量屬于某一集合的程度的量度)將輸入集和輸出集之間的定性關(guān)系通過(guò)模糊化的方法定量地表達(dá)出來(lái)， 最終形成模糊邏輯推理系統(tǒng)(FIS)。具體的邏輯關(guān)系需要根據(jù)城市多水源原水系統(tǒng)的具體情況綜合確定。當(dāng)模糊邏輯推理系統(tǒng)建立后，即可根據(jù)具體的突發(fā)污染事故信息及應(yīng)急技術(shù)信息推斷合理的應(yīng)急策略。優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元240，用于在原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時(shí)，利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案。優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元240所采用的優(yōu)化算法基于優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)，以原水系統(tǒng)的安全性最高和供水調(diào)度的總能耗最小為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法求解優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，與常規(guī)的優(yōu)化調(diào)度算法相比，對(duì)目標(biāo)函數(shù)的適應(yīng)性更強(qiáng)，具有隱含的并行性和更好的全局搜索能力，可以快速地收斂到問(wèn)題的全局最優(yōu)解。圖6為本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元的工作流程圖，如圖6所示，若系統(tǒng)安全性評(píng)估的結(jié)果是系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則在優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元通過(guò)優(yōu)化計(jì)算提出調(diào)度方案， 其包括以下步驟S601，根據(jù)水質(zhì)模型預(yù)測(cè)模塊得出的污染物在取水口的超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，調(diào)整取水泵站的可取水時(shí)間序列；S603，根據(jù)各水廠的實(shí)際用水情況，確定在下一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)各水廠的原水需求量；S605，調(diào)用預(yù)設(shè)的優(yōu)化 算法求解優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，得到應(yīng)急條件下的優(yōu)化調(diào)度方案。原水系統(tǒng)調(diào)度單元250，用于根據(jù)應(yīng)急策略判定單元230或優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元240 所確定的原水系統(tǒng)調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)在全面判斷污染事故對(duì)原水系統(tǒng)的影響、評(píng)估原水系統(tǒng)的安全狀態(tài)的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)合理的應(yīng)急策略或調(diào)度方案的目的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)開放式數(shù)據(jù)互聯(lián)方式(ODBC)實(shí)時(shí)訪問(wèn)原水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(SCADA，該數(shù)據(jù)庫(kù)為現(xiàn)有的成熟技術(shù))并從中獲取所述原水系統(tǒng)中各水庫(kù)當(dāng)前的水位以及水廠在上一時(shí)間段的需水量，通過(guò)水庫(kù)的庫(kù)容特性曲線和預(yù)設(shè)的需水量預(yù)測(cè)算法確定原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)；然后再根據(jù)所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，結(jié)合原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖評(píng)估所述原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)。如果原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則根據(jù)包括污染事故發(fā)生位置、污染物濃度水平以及污染物危害程度的突發(fā)污染事故信息和包括原位阻斷技術(shù)、原位削減技術(shù)的效能在內(nèi)的應(yīng)急技術(shù)信息，采用模糊推理確定在污染事故時(shí)的原水系統(tǒng)調(diào)度方案；如果原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則根據(jù)基于污染物在取水口的超標(biāo)持續(xù)時(shí)間所確 定的可取水時(shí)間序列數(shù)據(jù)和基于水廠在上一時(shí)間段的需水量所確定的水廠原水需求量數(shù)據(jù)，利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案。相應(yīng)地，原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元220又包括水量數(shù)據(jù)確定單元和安全狀態(tài)確定單元(圖中未示出)，其中，水量數(shù)據(jù)確定單元用于通過(guò)開放式數(shù)據(jù)互聯(lián)方式從原水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中獲取原水系統(tǒng)中各水庫(kù)當(dāng)前的水位以及水廠在上一時(shí)間段的需水量，然后根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)結(jié)合水庫(kù)的庫(kù)容特性曲線和預(yù)設(shè)的需水量預(yù)測(cè)算法確定原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)；安全狀態(tài)確定單元用于根據(jù)所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，結(jié)合原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖評(píng)估所述原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)。若原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則調(diào)用應(yīng)急策略判定單元230，采用模糊邏輯推理系統(tǒng)(FIS)對(duì)合理的應(yīng)急策略進(jìn)行推斷；若原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則調(diào)用優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元240，提出最優(yōu)的原水系統(tǒng)調(diào)度方案，在保障原水系統(tǒng)安全性的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。除此之外，本發(fā)明的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)200還能夠提供與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和應(yīng)急指揮系統(tǒng)的接口。如上參照附圖以示例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法及系統(tǒng)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，對(duì)于上述本發(fā)明所提出的突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法及系統(tǒng)，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種在突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法，包括5110根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間；S120:根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間和超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)；S130 如果原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則采用模糊推理確定在所述污染事故時(shí)的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略；如果原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案；S140 根據(jù)步驟S130中所確定的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟Sl10中，通過(guò)河流一維水質(zhì)基本模型獲得所述瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟SllO中進(jìn)一步包括5111通過(guò)在線監(jiān)測(cè)確定突發(fā)污染事故的發(fā)生位置和污染物總量，結(jié)合污染河道的平均河道縱向流速和河道縱向彌散系數(shù)，確定瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型參數(shù)；Sl 12:根據(jù)所述瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型確定下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟S120之前，進(jìn)一步包括繪制原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖的步驟，具體包括S410 構(gòu)造原水系統(tǒng)的初始狀態(tài)矩陣；S420 設(shè)定污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間；S430 根據(jù)所述初始狀態(tài)矩陣和持續(xù)時(shí)間構(gòu)建突發(fā)污染事故時(shí)不同的取水口的可取水時(shí)間序列；S440 通過(guò)水力學(xué)模型和優(yōu)化算法對(duì)所述可取水時(shí)間序列進(jìn)行處理，確定原水系統(tǒng)安全性評(píng)估結(jié)果；S450 判斷所述安全性評(píng)估結(jié)果是否收斂，如果收斂，則選取持續(xù)時(shí)間增量，確定新的污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間，然后轉(zhuǎn)至步驟S430 ；否則將所述污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間確定為臨界污染持續(xù)時(shí)間；S460 根據(jù)所述臨界污染持續(xù)時(shí)間和所述瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，確定原水系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量與污染事故發(fā)生位置的不同組合；S470 根據(jù)所述不同組合繪制原水系統(tǒng)的安全分區(qū)圖。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟S120中通過(guò)開放式數(shù)據(jù)互聯(lián)方式從原水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中獲取所述原水系統(tǒng)中各水庫(kù)當(dāng)前的水位以及水廠在上一時(shí)間段的需水量，通過(guò)水庫(kù)的庫(kù)容特性曲線和預(yù)設(shè)的需水量預(yù)測(cè)算法確定原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)；根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，結(jié)合原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖評(píng)估所述原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟S130中，如果原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)，則根據(jù)包括污染事故發(fā)生位置、污染物濃度水平以及污染物危害程度的突發(fā)污染事故信息和包括原位阻斷技術(shù)、原位削減技術(shù)的效能在內(nèi)的應(yīng)急技術(shù)信息，采用模糊推理系統(tǒng)確定在所述污染事故時(shí)的原水系統(tǒng)調(diào)度策略；如果原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，則根據(jù)基于污染物在取水口的超標(biāo)持續(xù)時(shí)間所確定的可取水時(shí)間序列數(shù)據(jù)和基于水廠在上一時(shí)間段的需水量所確定的水廠原水需求量數(shù)據(jù)，利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法計(jì)算原水系統(tǒng)調(diào)度方案。
7.一種突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，包括水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元，用于根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，從而獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間；原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元，用于根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間和超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量、原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)；應(yīng)急策略判定單元，用于在原水系統(tǒng)處于非安全狀態(tài)時(shí)，采用模糊推理確定在所述污染事故下的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略；優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元，用于在原水系統(tǒng)處于安全狀態(tài)時(shí)，利用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案；原水系統(tǒng)調(diào)度單元，用于根據(jù)所述應(yīng)急策略判定單元或所述優(yōu)化調(diào)度計(jì)算單元所確定的原水系統(tǒng)應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)城市多水源原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖繪制單元，用于通過(guò)構(gòu)造原水系統(tǒng)的初始狀態(tài)矩陣和設(shè)定污染物在取水口的持續(xù)時(shí)間構(gòu)建突發(fā)污染事故時(shí)不同的取水口的可取水時(shí)間序列；然后根據(jù)通過(guò)水力學(xué)模型和優(yōu)化算法對(duì)所述可取水時(shí)間序列進(jìn)行處理所獲得的原水系統(tǒng)安全性評(píng)估結(jié)果確定原水系統(tǒng)的臨界污染持續(xù)時(shí)間；進(jìn)而根據(jù)所述臨界污染持續(xù)時(shí)間和所述瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型，確定原水系統(tǒng)處于臨界狀態(tài)時(shí)的污染物總量與污染事故發(fā)生位置的不同組合；最后根據(jù)所述不同組合繪制原水系統(tǒng)的安全分區(qū)圖。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，所述水質(zhì)模型預(yù)測(cè)單元包括污染數(shù)據(jù)確定單元，用于通過(guò)在線監(jiān)測(cè)確定突發(fā)污染事故的發(fā)生位置和污染物總量， 結(jié)合污染河道的平均河道縱向流速、河道縱向彌散系數(shù)，確定瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型參數(shù)；超標(biāo)時(shí)間確定單元，用于根據(jù)所述瞬時(shí)點(diǎn)源河流一維水質(zhì)模型確定下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，所述原水系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估單元包括水量數(shù)據(jù)確定單元，用于通過(guò)開放式數(shù)據(jù)互聯(lián)方式從原水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中獲取所述原水系統(tǒng)中各水庫(kù)當(dāng)前的水位以及水廠在上一時(shí)間段的需水量，進(jìn)而通過(guò)水庫(kù)的庫(kù)容特性曲線和預(yù)設(shè)的需水量預(yù)測(cè)算法確定原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)；安全狀態(tài)確定單元，用于根據(jù)所述所獲得的下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間，以及原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)和水廠原水需求量數(shù)據(jù)，結(jié)合原水系統(tǒng)安全分區(qū)圖評(píng)估所述原水系統(tǒng)在當(dāng)前規(guī)模的污染事故下是否處于安全狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種突發(fā)污染事故時(shí)城市多水源原水系統(tǒng)的應(yīng)急調(diào)度方法，包括S110根據(jù)瞬時(shí)點(diǎn)源的河流一維水質(zhì)模型確定水質(zhì)污染濃度場(chǎng)的時(shí)空分布規(guī)律，獲得下游取水口斷面污染物濃度開始超標(biāo)的時(shí)間以及超標(biāo)持續(xù)時(shí)間；S120根據(jù)上述數(shù)據(jù)、污染事故發(fā)生位置、污染物質(zhì)的總量和原水系統(tǒng)當(dāng)前的可用水量數(shù)據(jù)以及水廠原水需求量數(shù)據(jù)，評(píng)估當(dāng)前原水系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)；S130采用模糊推理或預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法確定原水系統(tǒng)調(diào)度方案；S140根據(jù)所確定的應(yīng)急策略或者調(diào)度方案對(duì)原水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。利用本發(fā)明，能夠在應(yīng)急條件下快速確定污染事故對(duì)原水系統(tǒng)的影響，并有針對(duì)性地確定合理的應(yīng)急策略和優(yōu)化的調(diào)度方案，最大限度地保障城市原水系統(tǒng)的安全性和可靠性。
文檔編號(hào)G05B17/02GK102156413SQ20101061528
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉書明, 劉文君, 吳雪, 王 琦 申請(qǐng)人:清華大學(xué)