基于移动平台的水域突发污染溯源研究

【摘要】近几年,由化学品和重金属引发的地表水污染事件激增,严重威胁人们生命和财产安全。类似污染事件发生后,至关重要的第一步是及时、准确的对污染物进行溯源,获知污染物源项信息(排放点、排放量和排放历史)以便科学地应对污染。但实际中,污染事件初期污染源信息难以获取,现有的污染物溯源研究更多的聚焦在地下水,少数的地表水污染物溯源研究缺少对污染物源项信息的求解。本文将水域污染物溯源算法研究与水质移动检测平台相结合,提出了一种可应用于地表水污染物源项信息反演的方法。通过理论计算、计算机仿真、以及实验装置上的测试,表明该方法具有精度高、部署便利和可行性好等优点,基本满足实际水域的污染物溯源需求。主要内容如下：1)推导了可适用于移动检测的一维均一河道中点源污染物的溯源算法。根据经典的一维河道点源污染物浓度扩散模型,分别求解时间域和空间域上的偏导数,对污染物源项信息(排放点、排放量和排放时间)进行直接反演计算。并对算法中4个主要影响因素(取样间隔、取样位置、取样开始时间、取样时间间隔)进行数值实验,结果表明算法溯源最大偏差在10%以内；2)将粒子群优化算法应用于二维多点源污染物的溯源计算。仿真实验中采用了5个粒子,每个粒子在迭代次数30次以内能够收敛,结果表明该算法能在二维和多点源条件下完成污染物溯源的计算；设计了粒子群优化算法与水质移动检测平台配合的操作流程,并对该算法后期收敛慢的缺点提出改进方案；3)完成以NaCl为污染示踪物、电导率为检测参数的污染物溯源实验,结果表明一维河道溯源算法可适用于该环境,污染物源项信息(排放点,排放量以及排放时间)溯源偏差在30%以内；4)应用水质移动检测平台在实际水域开展污染物示踪实验,分析实验因检测探头的灵敏度和实验客观条件的限制而无法获得有效实验数据的原因,并对后续深入开展实际水域污染溯源研究提出建议。
【作者】朱剑；
【导师】杨江；
【作者基本信息】浙江大学，检测技术与自动化装置（专业学位），2014，硕士
【关键词】污染物溯源；一维河道；二维水域；粒子群优化算法；水质移动检测平台；

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