[发明专利]一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，包括以下步骤：获得n个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，基于遗传算法建立河流纳污能力计算公式；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；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；本发明在已有的流域纳污能力计算方法上，考虑迭代，种群优化等，提出基于遗传算法的流域纳污能力计算模型，能降低污染物浓度，提高流域水质，适于具有多个水功能区的流域。

技术领域

本发明涉及一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，属于流域水环境管理技术领域。

背景技术

河流纳污能力是指在保证水资源使用功能的基础上，河流可以接纳一定污染物数量的能力。河流具有自净能力，即河流纳污之后，因其物理的、化学的、生物的各种特性，使污染物能被迁移、扩散、转化、降解，使该河流的水质得到部分甚至完全恢复的能力。随着城市工业化和城市化的发展，城市河流不仅作为城市用水的主要来源，成为城市的天然排污场所。由于污染物排放量超出河流自身的污染承载力，水环境污染问题日益恶化。对城市环境的重要认为要素的影响以及纳污能力的研究是污染总量控制的重要基础，因此对于河流纳污能力的研究至关重要。

河流纳污能力一直备受研究者和流域管理者关注。针对河流纳污能力的研究，研究者已针对多项工程实例，通过实测法、调查估计法、估算法和数学模型计算法分析了河流纳污能力。前三种方法只适用于水质现状较好、水质目标原则上维持现状水质的保护区和保留区以及现状水质较好、用水矛盾不突出的缓冲区。对于水质较差的保护区和保留区或者用水矛盾突出缓冲区，仍需采用数学模型法计算其纳污能力。目前，研究者已针对各工程实例，应用多种数学模型于计算河流纳污能力，有QUAL2E模型、一维稳态水质模型、基于MIKE11模型等。现有的计算过程中还存在着水质目标质量浓度难以确定、纳污能力可能出现负值等问题。因此有必要优化流域纳污能力计算模型以解决获得河流最优的纳污能力及河流水质目标质量浓度难以确定、纳污能力出现负值等问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，在已有的流域纳污能力计算方法上，考虑迭代，种群优化等，提出基于遗传算法的流域纳污能力计算模型，以解决纳污能力出现负值等问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种基于遗传算法的流域纳污能力计算方法，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。