(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210856719.X (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 中交上海航道局有限公司 地址 200000 上海市黄浦区中山 东一路13 号 (72)发明人 丁付革　张骏　沈志伟　甘雁飞　 张晓雷　孟学仕　蒋明月　熊壮　 陈磊　郭梓越　李星　 (74)专利代理 机构 南京华恒专利代理事务所 (普通合伙) 32335 专利代理师 宋方园 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 17/13(2006.01) (54)发明名称 一种用于突发污染事故中宽浅型河流的水 质分布逆时反演的方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于突发污染事故中宽 浅型河流水质分布逆时反演的方法， 基于反问题 的理念， 将河流水质初始浓度分布确定问题提为 地表水环 境二维初始条件反问题。 针对初始条件 反问题的不适定性难题， 采用摄动量正则化方法 求解二维维初始条件反问题， 用一族与原问题相 邻近的适定问题的解去逼近原问题的解， 通过算 例验证了方法的可靠性。 本发明全部过程均可由 计算机编程完成， 人工干预少， 适用于突发水污 染事故中宽浅型河流初始浓度分布复演， 为河流 水质保护与管理提供关键技 术支撑。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115330132 A 2022.11.11 CN 115330132 A 1.一种用于突发污染事故中宽浅型河流水质分布逆时反演的方法， 其特征在于包括如 下步骤： S1、 收集事故发生河流水文资料， 确定宽浅型河流的研究边界为x∈[0,l]， y∈[0,b]， x 为沿着河 长方向的纵向坐标， y为沿着河 宽方向的横向坐标， 确定河流 纵向流速u， 横向流速 v； 水深h； 断面面积A； 确定污染物的纵向扩散系数Ex、 横向扩散系数Ey和污染物的降解系数 为K1； S2： 收集突发污染事故资料， 瞬时排放源强M， 确定研究的时段为[0,T]， t＝T时刻的浓 度数据C(x,y,T)； T为末时刻； S3： 宽浅型河流突发污染事故水质分布逆时反演问题， 提为二维对流扩散系统初始条 件反问题： S4： 采用摄动量 ‑正则化方法求解初始条件反问题， 获得C(x,y,0)， 即为初始时刻的浓 度分布Ch(x,y)； S5： 根据正问题的解析解 即可求得t<T任意时刻的浓度分布。 2.根据权利要求1所述的一种用于突发污染事故中宽浅型河流水质分布逆时反演的方 法， 其特征在于： 所述S3具体的为： 3.根据权利要求1所述的一种用于突发污染事故中宽浅型河流水质分布逆时反演的方 法， 其特征在于： 所述S4具体的为： 4.1确定正则化系数a及求解精度EPS， 对空间坐标x∈[0,l]， y∈[0,b]进行等步长离 散， 得到离散点坐标(xm、 yj)， 其中m＝0,1,2, …,L， j＝0,1,2, …B； L为将步骤1中的[0,l] 分成L等分， 共计有L+1个节点， 节点 坐标为x1， x2～xm； ； B为将步骤1中的[0.b] 分成B等分， 共计有B+1个节点， 节点 坐标为y1， y2～ym； ； 4.2确定基函数族为 使得函数 式 中 ki是实系数； 4.3取有限项逼近C(x,y,0)， 确定一个n维实向量KT＝(k1,…,kn)∈Rn， 其中n的大小取决 于逼近精度的要求， 取3项即可满足精度要求； 4.4任意给定初始的K值， 是优化搜索的初始点； 4.5根据当前的K值， 求解正问题， 计算末时刻(t＝T)各离散点的对应浓度u(xm,yj,T,权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115330132 A 2ki)， 所有离 散点浓度组成了矩阵U； 4.6由 计算导数矩阵的值A， 式中τ为微小扰动 量， 取0.01； 4.7计算摄动量δKi， δKi＝(ATA+a)‑1AT(V‑U)， 其中AT代表A的转置矩阵， V为已知的网格点 浓度分布所对应的矩阵， U为计算得到的网格点浓度分布所对应的矩阵； 4.8计算Ki+1＝Ki+δKi， 当||δKj||>EPS时返 回步骤4.3， 重复执行上述步骤， 直到使范数| | δ Kj||≤EPS为止； 4.9得到符合精度要求的K值， 从而求出 未知项 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115330132 A 3