一种基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法及系统、存储介质、电子设备与流程

本发明属于海洋生态环境保护，涉及一种海洋环境容量计算方法，尤其涉及一种基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法及系统、存储介质、电子设备。

背景技术：

1、

2、近岸海域海水中污染物主要来自入海河流输入、农业面源污染、城镇工业废水、生活污水排放等，因此量化分析各入海排污口允许排放量，合理确定海洋环境容量，将有助于精准识别各入海排污口污染贡献，为制定科学的污染物削减方案和对策提供技术支持。

3、现有的海洋环境容量计算，主要使用试算法、线性规划单纯形法等，导致环境容量过多地集中在少数排污口；同时主要考虑环境效益的最大化，忽略了入海排污口污染负荷的公平分配、环境效益等的综合考虑。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法及系统、存储介质、电子设备，以克服现有技术的缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法包括以下步骤：s1、收集海洋资料；s2、基于海洋资料构建海洋水动力-水质模型，确定入海排污口污染物贡献度系数和海洋背景浓度；s3、基于满足水质控制点水质目标、依据污染负荷等贡献量和平均分配的原则以及入海排污口污染负荷大于入海排污口分配所得的允许污染负荷下限的约束条件，利用海洋水动力-水质模型，计算海洋环境容量。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、进一步地，s1中，海洋资料包括入海排污口数量、位置、污染物排放浓度、流量，海洋水质监测点位数量、位置、水质目标，海洋潮位，海岸线位置，领海外缘线位置和海图；入海排污口包括污水处理厂、污水处理站和入海河流；海洋水质监测点位包括海洋国控水质监测点位和海洋省控水质监测点位；海洋水质监测点位水质目标包括第一类水质目标、第二类水质目标、第三类水质目标和第四类水质目标；污染物包括化学需氧量、氨氮和总磷。

6、进一步地，s2中，所述入海排污口污染物贡献度系数的计算方法包括：

7、s2.1、确定入海排污口稀释混合区范围；在稀释混合区内，允许各类污染物浓度超过水质目标，在稀释混合区外，各类污染物浓度满足所在近岸海域环境功能区设置的水质目标；

8、s2.2、确定水质控制点位置，水质控制点包括海洋水质监测点位、入海排污口稀释混合区边界点位、不同近岸海域环境功能区边界点位；

9、s2.3、计算入海排污口污染物贡献度系数：

10、假设任意一个入海排污口j的污染负荷xj为一个单位，即xj＝1，j＝1,2,…,n，其余入海排污口k的污染负荷xk为零，即xk＝0，k＝1,2,…,n,k≠j；利用海洋水动力-水质模型计算出水质控制点i的污染物浓度aij，i＝1,2,…,m，即为第j个入海排污口的单位污染负荷对第i个水质控制点的污染物贡献度系数；

11、全部入海排污口的单位污染负荷对各水质控制点的污染物贡献度系数构成入海排污口污染物贡献度系数矩阵a：

12、

13、进一步地，s2.1中，所述入海排污口稀释混合区范围的确定方法为：若污水排往开敞海域或海域面积(以理论深度基准面为准)≥600平方千米的海湾及广阔海口，入海排污口稀释混合区范围≤3平方千米；若污水排往海域面积＜600平方千米的海湾，入海排污口稀释混合区面积小于利用扩散器长度、海湾面积确定的入海排污口稀释混合区面积中的小者：

14、aa＝2400(l+200)；

15、式中，aa为利用扩散器长度确定的入海排污口稀释混合区面积，单位为平方米，扩散器为使污水从水下分散排出的设施；l为扩散器长度，单位为米；

16、

17、式中，ab为利用海湾面积确定的入海排污口稀释混合区面积，单位为平方米；a0为海湾面积，单位为平方米；

18、入海排污口稀释混合区范围选用扇形区域。

19、进一步地，s2中，所述海洋背景浓度的计算方法为：采用枯水期水文条件；假设仅有入海河流排污，利用海洋水动力-水质模型计算出水质控制点污染物浓度，得到水质控制点i的海洋背景浓度cbi，i＝1,2,…,m。

20、进一步地，s2中，所述海洋水动力-水质模型通过mike 21模型、efdc模型或delft3d模型构建。

21、进一步地，s3中，目标函数为：

22、

23、约束条件为：

24、

25、时，

26、时，

27、

28、xj≥xjd；

29、其中，pl为海洋环境容量，即入海排污口总污染负荷，单位为吨/年；xj为第j个入海排污口的污染负荷，j＝1,2,…,n，单位为吨/年；aij为第j个入海排污口的单位污染负荷对第i个水质控制点的污染物贡献度系数，i＝1,2,…,m；cbi为第i个水质控制点的海洋背景浓度，单位为毫克/升；为第i个水质控制点的水质目标值，单位为毫克/升；为按入海排污口对第i个水质控制点等贡献量分配所得污染负荷结果，单位为吨/年；wj为第j个入海排污口的现状污染负荷，单位为吨/年；为以第i个水质控制点按现状污染负荷等比例分配所得的允许污染负荷；xjd为第j个入海排污口分配所得的允许污染负荷下限；

30、在约束条件下，对目标函数求解，得到海洋环境容量。

31、本发明还提供一种基于多约束条件下的海洋环境容量计算系统，具有这样的特征：用于执行如上述的基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法，系统包括获取单元、模拟单元、展示单元；获取单元用于收集海洋资料；模拟单元，利用海洋水动力-水质模型，计算获取入海排污口污染物贡献度系数、海洋背景浓度和海洋环境容量；展示单元，用于展示海洋环境容量计算结果。

32、本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序使计算机执行如上述的基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法。

33、本发明还提供一种电子设备，其特征在于：包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现如上述的基于多约束条件下的海洋环境容量计算方法。

34、本发明的有益效果在于：

35、本发明通过海洋资料收集和海洋水动力-水质模型构建，确定入海排污口污染物贡献度系数、海洋背景浓度，进一步通过海洋环境容量计算多约束条件设置，最终确定海洋环境容量。具体的，在满足水质控制点水质目标的基础上，依据污染负荷等贡献量和平均分配的原则，从经济效益角度出发，入海排污口污染负荷大于入海排污口分配所得的允许污染负荷下限，即符合海洋环境容量计算要求，使得在兼顾公平性的同时获得更大的海洋环境容量。

36、本发明综合考虑了入海排污口污染负荷的公平分配、环境效益，利用海洋水动力-水质模型开展海洋环境容量计算，求解方法相对简便有效，可广泛应用于近岸海域排污管理、海洋污染物浓度预测中，为制定科学的入海污染物削减方案和对策提供技术支持。具有很强的实用性和广泛的适用性。