[发明专利]一种点源突发性水污染源事故溯源贡献程度计算方法

权利要求书

1.一种点源突发性水污染源事故溯源贡献程度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、根据河流流域自然地理特征，包括流域水系、范围及行政区域范围的数据，确定流域河流控制断面所对应的控制区域，利用ArcGIS软件，获取河流区域的流域界限、行政界线以及水质断面位置标注，采用ArcGIS软件中的Hydrology Modeling模块提取汇水区域；

(2)、利用污染源监测数据和污染源统计数据，对流域内污染物排放量预测：

污染物排放量预测分为点源和非点源两部分，点源为工业源及生活源，非点源为农业面源污染，预算得到各市、县污染物排放量，依据河流的分布情况，按照污染源集中位置、河流控制区域对污染物进行分配；

(3)、利用河流网格化，EFDC水动力模型，建立流域污染源与断面水质响应关系，包括河流网格化、EFDC水动力模型初始条件与边界条件设置、参数率定与验证、模型的率定与验证；

(4)、利用污染源与断面水质响应关系确定流域内污染源贡献程度判定：

利用EFDC建立的水动力学水质模型计算污染贡献率，背景浓度为零，将单一污染源给1个单位排污负荷量，其他污染源污染负荷为零，利用水动力学水质模型计算出在这种情况下的浓度分布，确定出该污染源的单位污染负荷对各个水质控制断面的污染贡献率，改变污染源，重复步骤(4)，得出每个污染源的贡献率系数，表征污染源贡献程度，从而实现各污染源的贡献程度的计算。

2.根据权利要求1所述的点源突发性水污染源事故溯源贡献程度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、根据河流流域自然地理特征，包括流域水系、范围及行政区域范围的数据，确定流域河流控制断面所对应的控制区域：

根据《水体达标方案编制技术指南》(试行)中的控制单元细化分解技术，收集区域基础地理信息的DEM数据、流域界限、行政区划、流域水质控制断面分布图的数据，利用ArcGIS软件，获取河流区域的流域界限、行政界线以及水质断面位置标注，采用ArcGIS软件中的Hydrology Modeling模块提取汇水区域，根据汇水区域、行政边界、控制断面分布情况，在保证水系完整性的基础上，将行政区划图和流域水系图进行叠加，确定河流断面所对应的控制区域；

(2)、利用污染源监测数据和污染源统计数据，对流域内污染物排放量预测：

污染物排放量预测分为点源和非点源两部分，点源为工业源及生活源，非点源为农业面源污染；

点源预算根据不同资料情况分别预算，对于国、省控重点污染源的污水处理厂、企业，优先采用在线监控数据，包括污水处理厂名称、所在位置、废水排放量和污染物排放浓度，根据点源监控废水排放量乘以入河系数预算入河污染物量；

其中工业污染物入河系数取值为0.8～1.0，城市生活污染物取值为0.6～1.0，农村生活污染物取值0.2～0.5；

对于其他点污染源则根据环境统计数据，对废水未排入污水处理厂的工业企业的废水及污染物排放量进行预算；

对于散排的生活源则根据统计年鉴数据，结合城镇污水处理厂污水收集处理数据，对未接入污水处理厂的城镇生活源废水及污染物排放量进行预算，当区域未统计污水收集处理率，则根据人口统计数据，采用排污系数法计算生活污水排放总量，减去污水处理厂实际收水总量，余下的量为未收集的生活污水量，即直排生活污水量，直排生活污水浓度根据各地污水处理厂进水COD、氨氮的平均浓度确定；

具体计算公式为：

W_生P＝N_未α，N_未＝N(1-γ)

式中，W_生P为生活污染物直排量，N_未为未接入污水管网部分的人口数，N为研究区域人口总数，γ为研究区域污水收集处理率；α为生活排污系数，生活污水排放量按照《第一次全国污染源普查各污染源产排污系数手册》中三区五类所对应的水量排放系数以150～170L/人进行预算；

生活污染源主要污染物排污系数一览表

非点源污染物包括居民生活污染物、畜禽养殖产生污染物及种植业产生的污染物，其中居民生活污染源、畜禽养殖产生污染物按《全国水环境容量核定技术指南》(中国环境规划院，2003)中的产污系数进行计算，农村人均COD产生量40g/d、氨氮产生量4g/d，畜禽养殖污染物产生量按标准折合每头猪的COD排放量为17.9g/头·日，氨氮排放量为3.6g/头·日，种植业污染源排放量按《第一次全国污染源普查：肥料流失系数手册》中肥料流失系数和本底流失量；

预算得到各市、县污染物排放量，依据河流的分布情况，按照污染源集中位置、河流控制区域对污染物进行分配；

(3)、利用河流网格化，EFDC水动力模型，建立流域污染源与断面水质响应关系，方法是：

1)河流网格化：采用EFDC水动力模型识别矩形网格和曲线正交网格，对于河长小于200km的河流采用Delft3d进行划分，对于河长超过200km以上的河流采用CVL划分；

2)EFDC水动力模型初始条件与边界条件设置：设置初始水深和初始浓度；

3)参数率定与验证：EFDC一维模型中涉及到的参数有曼宁粗糙系数n和污染因子的综合降解系数k；

曼宁粗糙系数n反映的是河段的水流阻力特性，作为经验系数，不同河道的曼宁粗糙系数经验值如下表：

不同河道的曼宁粗糙系数

综合降解系数k的确定采用经验系数法和模型率定相结合的方法，首先根据河流情况利用经验系数确定综合降解系数k₁，在建立一维水质模型时利用k₁进行模型的率定和验证，若利用k₁值模拟结果误差大于30％，则需要调整综合降解系数，若利用k₁值模拟结果小于30％，则确定综合降解系数k＝k₁；

4)模型的率定与验证：利用实测的水文、水质数据与模拟数据，计算模拟值与实测值的相对误差，率定、验证模拟结构的有效性；

相对误差的计算公式如下：

δ＝Δ/L×100％

式中：δ为实际相对误差，用百分数给出；△为绝对误差；L为实测值；

(4)、利用污染源与断面水质响应关系确定流域内污染源贡献程度判定：

利用EFDC建立的水动力学水质模型计算污染贡献率，背景浓度为零，将单一污染源给1个单位排污负荷量，其他污染源污染负荷为零，利用水动力学水质模型计算出在这种情况下的浓度分布，确定出该污染源的单位污染负荷对各个水质控制断面的污染贡献率，改变污染源，重复步骤(4)，得出每个污染源的贡献率系数，表征污染源贡献程度，从而实现各污染源的贡献程度的计算。