[发明专利]基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于潮流变化的污水深海优化排放量计算方法，其特征在于，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(umin,u1,…,ui,…,un,umax)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(Qmin,Q1,…,Qi,…,Qn,Qmax)3.1)针对每一个潮流流速，在控制变量取值范围内随机选取r个数值，得到r条染色体，构成该潮流流速条件下的最优污水排放量可能解的种群(r)；3.2)以每一条染色体为数值算例，采用排污口污染物扩散数学模型进行r次计算，并同时输出和存储计算水域内部观测点的r个污染物浓度结果；3.3)以最佳污水稀释效果、最低能源消耗和最优污水排放效率为目标，采用步骤1.2)建立的多目标函数进行染色体评价；3.4)在满足最大世代数目标时，跳出程序并输出最佳染色体即最优污水排放量；若不满足最大世代数目标，则采用步骤1.3)中的遗传算法模型进行遗传计算；3.5)通过遗传计算，更新步骤3.1)中被选择的染色体，并获得全新种群，按照步骤(3.2)‑(3.4)进行重复计算，直到输出最佳染色体即最优污水排放量为止。