采用物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)采集水位及流量數(shù)據(jù)，并運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、GIS等先進(jìn)技術(shù)及河道水位預(yù)警、關(guān)聯(lián)性分析等模型和方法，實(shí)現(xiàn)江河湖泊水位及流量的數(shù)字化、可視化、信息化，更好地服務(wù)于江河湖泊的水位及流量監(jiān)控工作。

1.實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)江河湖泊及重要水功能區(qū)除上述監(jiān)測(cè)內(nèi)容外，還可擴(kuò)展其他功能;

2.實(shí)現(xiàn)具備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程診斷等智能管理功能，出現(xiàn)設(shè)備故障，供電異常等情況時(shí)，智能上報(bào)平臺(tái);

3.可集成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位及流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的就地、遠(yuǎn)程控制功能;實(shí)現(xiàn)對(duì)異常水位及流量信息的及時(shí)預(yù)警;

4.支持對(duì)接多種平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，以快速應(yīng)對(duì)突發(fā)性事件。

零維模型公式？

河流零維模型的水域納污能力計(jì)算公式：

河段的污染物濃度計(jì)算C=（CPQP+CQQ）/(QP+Q)；

其中，C表示污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

CP 表示排放的廢污水污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

CQ 表示初始斷面的污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

QP表示廢污水排放流量，單位為立方米每秒（m3/s）；

Q表示初始斷面的入流流量，單位為立方米每秒（m3/s）；

相應(yīng)水域納污能力計(jì)算M=（CS-CQ）（Q+QP）；

其中，M表示水域納污能力，單位為克每秒（g/s）；

CS 表示水質(zhì)目標(biāo)濃度值，單位為毫克每升（mg/L）。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：污染物在河段橫斷面上均勻混合，可采用河流一維模型計(jì)算水域納污能力，主要適用于Q＜150m3/s的中小型河段；

河流一維模型的水域納污能力計(jì)算公式：

河段的污染物濃度計(jì)算公式為；

其中，表示流經(jīng)x距離后的污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

X表示沿河段的縱向距離，單位為米（m）；

U表示設(shè)計(jì)流量下河道斷面的平均流速，單位為米每秒（m/s）；

K表示污染物綜合衰減系數(shù)，單位負(fù)一次方秒（1/s）,

相應(yīng)的水域納污能力計(jì)算M=（CS –Cx）+（Q+ QP）；

入河排口位于計(jì)算河段的中部時(shí)（即x=L/2時(shí)），水功能區(qū)下斷面的污染物濃度及其相應(yīng)的水域納污能力分別為

Cx=L =CQexp(-KL/u)+exp(-KL/u)；

M=（CS -Cx=L）（Q+QP）；

M表示污染物入河速率，單位為克每秒（g/s）；

Cx=L 表示水功能下斷面污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：污染物排放總量預(yù)警預(yù)測(cè)模型包括：不良狀態(tài)預(yù)警模型、負(fù)向演化預(yù)警模型和迅速惡化預(yù)警模型；

預(yù)警指標(biāo)包括正向預(yù)警指標(biāo)和逆向預(yù)警指標(biāo)；

預(yù)警指標(biāo)的表達(dá)式為：

當(dāng)預(yù)警指標(biāo)為逆指標(biāo)時(shí)：；

當(dāng)預(yù)警指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí)：；

其中，表示預(yù)警指標(biāo)對(duì)應(yīng)的預(yù)警指數(shù)，表示預(yù)警指標(biāo)的實(shí)測(cè)值或統(tǒng)計(jì)值；表示預(yù)警指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，在預(yù)警指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí)，取歷史最高值為標(biāo)準(zhǔn)值；表示預(yù)警指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，在預(yù)警指標(biāo)為逆指標(biāo)時(shí)，取歷史最低值為標(biāo)準(zhǔn)值。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：采用層次分析法中的 1-9 刻度法，建立層次結(jié)構(gòu)模型，獲得評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集中預(yù)警指標(biāo) ui 的權(quán)重系數(shù)，其中 i ＝ 1 ～ 12，取整數(shù)，如下 ：

得到模糊權(quán)向量 A，A ＝ (u1，u2，…，ui，…，u12)，ui 為第 i 個(gè)預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，i＝ 1 ～ 12，取整數(shù)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：將跨界突發(fā)性環(huán)境污染事故危害劃分為四級(jí)，分別為：I 級(jí)特別重大跨界環(huán)境污染事件、II 級(jí)重大跨界環(huán)境污染事件、III 級(jí)一般跨界環(huán)境污染事件、IV 級(jí)輕微跨界環(huán)境污染事件，預(yù)警指標(biāo) ui 的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)污染物排放總量自身的性質(zhì)、以及前面預(yù)測(cè)的污染物排放總量污染物濃度，對(duì)污染物排放總量進(jìn)行危害評(píng)價(jià)；根據(jù)水環(huán)境的危害評(píng)價(jià)等級(jí)，調(diào)用事故危害數(shù)據(jù)庫(kù)，給出事故危害的應(yīng)急對(duì)策。

具體實(shí)施方式：

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中示出的元素和特征相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種污染物排放總量的智能預(yù)警方法，具體步驟如下：

A、將排放過(guò)程中污染物排放總量的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行時(shí)空多維分析，并采集污染物排放的區(qū)域分布信息，污染物包括水體污染物以及氣體污染物；

B、根據(jù)分析得出的數(shù)據(jù)建立分級(jí)閾值預(yù)警指標(biāo)，分析不容預(yù)警指標(biāo)的靈敏度，確定所述預(yù)警指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值和權(quán)重，通過(guò)所述預(yù)警指標(biāo)的實(shí)測(cè)值或統(tǒng)計(jì)值、所述預(yù)警指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值獲得預(yù)警指數(shù)，并形成污染物排放總量安全預(yù)警分級(jí)及警報(bào)綜合評(píng)估數(shù)據(jù)；

C、利用所述預(yù)警指數(shù)和權(quán)重確定預(yù)警總指數(shù)，建立污染物排放總量安全預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以及污染物排放總量預(yù)警預(yù)測(cè)模型；

預(yù)警總指數(shù)的表達(dá)式為：

其中，表示預(yù)警指標(biāo)對(duì)應(yīng)地權(quán)重，表示預(yù)警指標(biāo)對(duì)應(yīng)地預(yù)警指數(shù)，表示預(yù)警總指數(shù)；

D、建立預(yù)警總指數(shù)、污染物排放總量安全預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以及預(yù)警預(yù)測(cè)模型之間的數(shù)據(jù)適配器，模擬污染物排放總量質(zhì)量隨時(shí)間變化的規(guī)律，通過(guò)可視化表達(dá)模型預(yù)測(cè)結(jié)果；

E、將所述污染物排放的區(qū)域分布信息以及污染物排放總量信息，利用地理信息系統(tǒng)生成空間分布圖并顯示。

污染物排放總量預(yù)警預(yù)測(cè)模型的建立方法為：

水功能區(qū)基本資料的調(diào)查收集和分析整理；

根據(jù)規(guī)劃和管理需求，分析水域污染特性，入河排污口狀況，確定計(jì)算水域納污能力的污染物種類(lèi)；

確定設(shè)計(jì)水文條件；

根據(jù)水域擴(kuò)散特征，選擇計(jì)算模型，計(jì)算模型為河流零維模型或河流一維模型；

確定CS 和CO 值；

確定模型參數(shù)；

計(jì)算水域納污能力；

合理性分析和檢驗(yàn)。

基本資料包括水文資料、水質(zhì)資料、入河排污口資料、旁側(cè)出入流資料和河道斷面資料。

水文資料包括計(jì)算河段的流量、流速、比降、水位；水質(zhì)資料包括計(jì)算河段內(nèi)各水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀、水質(zhì)目標(biāo)，資料應(yīng)既能反映計(jì)算河段主要污染物，又能滿(mǎn)足計(jì)算水域納污能力對(duì)水質(zhì)參數(shù)的要求；入河排污口資料包括計(jì)算河段內(nèi)入河排污口分布、排放量、污染物濃度、排放方式、排放規(guī)律以及河排污口所對(duì)應(yīng)的污染源；旁側(cè)出入流資料包括計(jì)算河段內(nèi)旁側(cè)出、入流的位置、水量、污染物種類(lèi)及濃度；河道斷面資料包括計(jì)算河段的橫截面和縱剖面資料，資料應(yīng)能反映計(jì)算河段河道簡(jiǎn)易地形現(xiàn)狀。

河流零維模型：污染物在河段內(nèi)均勻混合，可采用河流零維度模型計(jì)算水域納污能力，主要適用于水網(wǎng)地區(qū)的河段；根據(jù)入河污染物的分布情況，應(yīng)劃分不同濃度的均勻混合段，分段計(jì)算水域納污能力；

河流零維模型的水域納污能力計(jì)算公式：

河段的污染物濃度計(jì)算C=（CPQP+CQQ）/(QP+Q)；

其中，C表示污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

CP 表示排放的廢污水污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

CQ 表示初始斷面的污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

QP表示廢污水排放流量，單位為立方米每秒（m3/s）；

Q表示初始斷面的入流流量，單位為立方米每秒（m3/s）；

相應(yīng)水域納污能力計(jì)算M=（CS-CQ）（Q+QP）；

其中，M表示水域納污能力，單位為克每秒（g/s）；

CS 表示水質(zhì)目標(biāo)濃度值，單位為毫克每升（mg/L）。

河流一維模型：污染物在河段橫斷面上均勻混合，可采用河流一維模型計(jì)算水域納污能力，主要適用于Q＜150m3/s的中小型河段；

河流一維模型的水域納污能力計(jì)算公式：

河段的污染物濃度計(jì)算公式為；

其中，表示流經(jīng)x距離后的污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）；

X表示沿河段的縱向距離，單位為米（m）；

U表示設(shè)計(jì)流量下河道斷面的平均流速，單位為米每秒（m/s）；

K表示污染物綜合衰減系數(shù)，單位負(fù)一次方秒（1/s）,

相應(yīng)的水域納污能力計(jì)算M=（CS –Cx）+（Q+ QP）；

入河排口位于計(jì)算河段的中部時(shí)（即x=L/2時(shí)），水功能區(qū)下斷面的污染物濃度及其相應(yīng)的水域納污能力分別為

Cx=L =CQexp(-KL/u)+exp(-KL/u)；

M=（CS -Cx=L）（Q+QP）；

M表示污染物入河速率，單位為克每秒（g/s）；

Cx=L 表示水功能下斷面污染物濃度，單位為毫克每升（mg/L）。

通過(guò)污染物排放總量自身的性質(zhì)、以及前面預(yù)測(cè)的污染物排放總量污染物濃度，對(duì)污染物排放總量進(jìn)行危害評(píng)價(jià)；根據(jù)水環(huán)境的危害評(píng)價(jià)等級(jí)，調(diào)用事故危害數(shù)據(jù)庫(kù)，給出事故危害的應(yīng)急對(duì)策；

a、數(shù)據(jù)選擇 ：收集應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失或者失真的情況下，根據(jù)最大泄漏的預(yù)測(cè)模擬估算初始污染濃度 ；

b、污染物遷移轉(zhuǎn)化實(shí)時(shí)模擬 ：輸入污染物理化性質(zhì)、事故發(fā)生地、發(fā)生時(shí)間、模擬間隔時(shí)間等參數(shù)，實(shí)用污染物遷移轉(zhuǎn)化模型模擬，獲得跨界區(qū)域污染物時(shí)空分布信息 ；

c、預(yù)警指標(biāo)模型計(jì)算 ：輸入預(yù)警信息的各類(lèi)參數(shù)以及跨界區(qū)域污染物時(shí)空分布信息，計(jì)算預(yù)警指標(biāo)的各個(gè)數(shù)值 ；

d、事故危害綜合評(píng)價(jià) ：使用事故危害綜合評(píng)估方法，評(píng)估跨界水污染事故對(duì)跨界區(qū)域的危害大小，獲得危害等級(jí)數(shù)值。

污染物排放總量預(yù)警預(yù)測(cè)模型包括：不良狀態(tài)預(yù)警模型、負(fù)向演化預(yù)警模型和迅速惡化預(yù)警模型；

預(yù)警指標(biāo)包括正向預(yù)警指標(biāo)和逆向預(yù)警指標(biāo)；

預(yù)警指標(biāo)的表達(dá)式為：

當(dāng)預(yù)警指標(biāo)為逆指標(biāo)時(shí)：；

當(dāng)預(yù)警指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí)：；

其中，表示預(yù)警指標(biāo)對(duì)應(yīng)的預(yù)警指數(shù)，表示預(yù)警指標(biāo)的實(shí)測(cè)值或統(tǒng)計(jì)值；表示預(yù)警指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，在預(yù)警指標(biāo)為正指標(biāo)時(shí)，取歷史最高值為標(biāo)準(zhǔn)值；表示預(yù)警指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，在預(yù)警指標(biāo)為逆指標(biāo)時(shí)，取歷史最低值為標(biāo)準(zhǔn)值。

采用層次分析法中的 1-9 刻度法，建立層次結(jié)構(gòu)模型，獲得評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集中預(yù)警指標(biāo) ui 的權(quán)重系數(shù)，其中 i ＝ 1 ～ 12，取整數(shù)，如下 ：

得到模糊權(quán)向量 A，A ＝ (u1，u2，…，ui，…，u12)，ui 為第 i 個(gè)預(yù)警指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，i＝ 1 ～ 12，取整數(shù)。

將跨界突發(fā)性環(huán)境污染事故危害劃分為四級(jí)，分別為：I 級(jí)特別重大跨界環(huán)境污染事件、II 級(jí)重大跨界環(huán)境污染事件、III 級(jí)一般跨界環(huán)境污染事件、IV 級(jí)輕微跨界環(huán)境污染事件，預(yù)警指標(biāo) ui 的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。