[发明专利]一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，其特征是，建立纳污能力的优化模型，包括以下步骤：

步骤A，获得n个水功能区的目标水质C_max，i、河段长度L_i、河段设计流量Q_i、河段污废水入河量Q_p，i、河段平均流速u_i、有机污染物综合衰减系数K_i，其中，i＝1,2,……,n；

步骤B，随机生成满足各水功能区水质约束条件的种群N个，单个个体的维度为n，即获得各水功能区的控制断面设计水质C_s,i、断面入流设计水质C_0,i，i＝1,2,……,n，基于遗传算法建立河流纳污能力计算公式；

步骤C，基于所述步骤A收集的水功能区的目标水质、河段长度、河段设计流量、河段污废水入河量、河段平均流速、有机污染物综合衰减系数，以及满足限制约束条件，得出各水功能区的COD、氨氮纳污能力，同时计算传统流域纳污能力计算方法下的各水功能区的COD、氨氮纳污能力；

步骤D，将基于遗传算法计算的河流COD、氨氮纳污能力与传统算法计算得出的河流COD、氨氮纳污能力进行对比，进而确定基于遗传算法的河流纳污能力模型。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，其特征是，所述步骤B中的纳污能力计算模型为，

式中，W为计算河段纳污能力，g/s；Q为计算河段设计流量，m³/s；n为水功能区总数；i＝1,2...n为各水功能编号；Q_p为计算河段污废水入河量，m³/s；C_s为控制断面设计水质，mg/L；C₀为断面入流设计水质，mg/L，按照上一个水功能区的设计水质值C_s是为下一个水功能区的初始浓度C_o值的方法确定；u为计算河段平均流速，m/s；L为计算河段长度，km；K为有机污染物综合衰减系数，1/s。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，耦合了遗传优化算法，其特征是，所述步骤B中水功能区的控制断面设计水质C_s,i的取值，采用随机取值方式，并进行了设计水质约束和水功能区纳污能力非负约束。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，其特征是，所述步骤D中基于遗传算法计算的COD、氨氮流域纳污能力，与传统算法计算的河流COD、氨氮纳污能力进行对比，利用河流自身的净化作用，获得较高的排污空间，利用下游水功能区的自净能力，增大流域的总纳污能力。

5.根据权利要求1所述的基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，其特征是，所述步骤B中各水功能区的设计水质约束具体分别如式(2)和(3)所示：

0≤C_s,i≤C_max,i(i＝1,2...n) (2)

式中：C_max,i,(i＝1,2...n)表示各水功能区水质目标值。

6.根据权利要求1所述的基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，其特征是，所述步骤B中水功能区纳污能力非负约束具体如式(4)所示：

C_s,i–C_0,iexp(-K_iL_i/u_i)≥0(i＝1,2...n) (4)。