[发明专利]基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法，采用模拟反算法，将排污口污染物扩散数学模型和运行能源消耗公式嵌入到遗传算法模型中，以最佳污水稀释效果、最低能源消耗和最佳排放效率为目标，进行最优污水排放量模拟反算的耦合方法模型，采用排污口污染物扩散数学模型进行各染色体的计算并输出计算水域内部观测点污染物浓度数据；采用多目标函数计算分析各个染色体的稀释度、污水输送能源消耗和排放效率；以模型设定的最大世代数为判断条件，满足条件即跳出计算程序，不满足则进入遗传计算。采用本发明确定污水排放量，能够使污水在尽可能小的时空范围内高度稀释，以提升其初始稀释效果并最终达标排放。

技术领域

本发明涉及一种污水排放方法，特别是一种基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法。

背景技术

近年来，随着我国沿海经济的高速发展，一系列重大涉海工程频繁兴建，新增排污势必会对工程海域造成更大的生态环境压力。借助浪、潮和流具有极强的掺混输移能力，污水离岸深海排放因其较低的工程造价和运行费用渐已成为滨海地区污水排放优先考虑的工程措施。但目前的深海排放工程未能实现随复杂潮波运动而实时优化动态调节的机制，因此进入环境水体的污水并不能获得最佳的实时稀释效果。为此，迫切需要研究开发一种基于潮流变化的深海排放口污水优化排放量计算方法，用于指导污水排放，使污水在尽可能小的时空范围内高度稀释，以提升其初始稀释效果并最终达标排放。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法，采用该方法确定污水排放量，能够使污水在尽可能小的时空范围内高度稀释，以提升其初始稀释效果并最终达标排放。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法，采用模拟反算法，具体步骤如下：

1)建立模拟反算方法模型

1.1)采用排污口污染物扩散数学模型；

1.2)建立多目标函数

MAX.DD＝C₀/C₁ (1)

MIN.EC＝0.0414×Q+13.828 (2)

MAX.OE＝OE (3)

式(1)中，DD为污染物稀释度；C₀为射流水体中污染物浓度值；C₁为环境水体中某点处污染物浓度值；EC为能源消耗值；Q为泵污水排放量，Q＝m×v×S，m为喷口个数，v为排放速率，S为喷口断面面积；OE为污水排放效率；

1.3)采用遗传算法模型

1.3.1)采用进化计算算子

1.3.2)采用交叉计算算子

1.3.3)采用变异计算算子

2)初始设置

2.1)将污水排放量作为最优化过程的控制变量，并采用实数编码形式；

2.2)设定控制变量取值范围，并以此作为遗传算法种群取值的约束条件；

3)针对工程海域潮流变化区间(u_min,u₁,…,u_i,…,u_n,u_max)中的每个潮流流速均按照以下步骤进行最优污水排放量的模拟反算，即可获得针对n+2个潮流流速的n+2个最优污水排放量(Q_min,Q₁,…,Q_i,…,Q_n,Q_max)