多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法与流程

本技术属于水环境监测与智能预警，尤其涉及一种多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法。

背景技术：

1、运河作为一种人工或半人工的开敞式线性水体，具有水流速度低、水体交换能力弱和纳污容量有限等特点，其沿线通常分布有工农业取排水口、城镇生活污水排放口、港口码头和航运通道等多种潜在污染源，且受季节性水文变化、航运活动和沿岸土地利用变更等多重因素影响，运河水质面临复杂且动态变化的污染风险。对运河水质污染风险进行及时和准确的智能预警，对于保障运河水生态安全和支撑水资源调度管理具有重要意义。

2、目前，对运河沿线多断面、多指标的水质监测数据，通常先按各水质指标的实测浓度偏离其管理目标值的程度逐指标计算偏差，再对全部指标的偏差进行线性加权平均，合成综合水质指数以评估污染风险。然而，这种线性加权平均方式在个别指标发生极端偏离时，该极端偏离值会被大量正常指标的低值所稀释，导致综合指数对突发型单因子强污染的检测敏感性不足；另一方面，运河在不同水文季节和不同水力工况下，水体的环境容量和稀释能力存在显著波动，但综合水质指数的风险判定基准通常固定不变，难以适应这种动态变化，导致在低流量期因浓缩效应产生较多误报，而在高流量期因稀释效应发生漏报。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法，可以改善现有技术中线性加权平均方式稀释极端偏离信号导致突发型单因子强污染被遗漏，以及固定风险判定基准无法适应运河动态水文环境变化导致误报和漏报并存的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法，包括：

3、获取运河沿程n个监测断面的多维度水环境监测数据；其中，所述多维度水环境监测数据包括各所述监测断面在至少两个污染物指标上的实测浓度值，以及各所述监测断面的水力参数，所述水力参数至少包括水流流量；

4、基于预设的各所述污染物指标的环境管理目标值和所述实测浓度值，构建各所述监测断面的多维度污染风险偏离指数；其中，所述多维度污染风险偏离指数以非线性聚合方式综合表征所述监测断面在所述污染物指标相对于所述环境管理目标值的偏离程度，所述非线性聚合方式是指采用最大值运算与加权求和运算的复合数学算子，使得任一所述污染物指标的极端偏离通过所述非线性聚合中的主项被独立保留，同时各所述污染物指标的累积偏离通过所述非线性聚合中的辅助项对风险信号进行增量强化；

5、将各所述监测断面的所述多维度污染风险偏离指数分别与第一风险阈值和第二风险阈值进行比较，根据比较结果确定各所述监测断面的风险状态等级；其中，所述第一风险阈值小于所述第二风险阈值，所述风险状态等级至少包括低风险状态、关注风险状态和高风险状态；

6、对于判定为所述关注风险状态的所述监测断面，启动对该所述监测断面的增强监测模式和风险验证，根据所述风险验证的结果对所述第一风险阈值和/或所述第二风险阈值进行闭环自适应调校。

7、本技术实施例中上述的技术方案，至少具有如下技术效果：

8、本技术提供的多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法，首先获取运河沿程n个监测断面的多维度水环境监测数据；其中，多维度水环境监测数据包括各监测断面在至少两个污染物指标上的实测浓度值，以及各监测断面的水力参数，水力参数至少包括水流流量；然后基于预设的各污染物指标的环境管理目标值和实测浓度值，构建各监测断面的多维度污染风险偏离指数；其中，多维度污染风险偏离指数以非线性聚合方式综合表征监测断面在污染物指标相对于环境管理目标值的偏离程度，非线性聚合方式是指采用最大值运算与加权求和运算的复合数学算子，使得任一污染物指标的极端偏离通过非线性聚合中的主项被独立保留，同时各污染物指标的累积偏离通过非线性聚合中的辅助项对风险信号进行增量强化，从而兼顾了对突发型单因子强污染的高敏感性检测和对多维度复合污染的累积效应感知，降低了因线性加权平均稀释极端偏离信号导致强污染被遗漏的风险。再将各监测断面的多维度污染风险偏离指数分别与第一风险阈值和第二风险阈值进行比较，根据比较结果确定各监测断面的风险状态等级；其中，第一风险阈值小于第二风险阈值，风险状态等级至少包括低风险状态、关注风险状态和高风险状态，使得每个监测断面的多维度污染风险偏离指数仅反映该断面所在河段的本地新增污染贡献，支持污染风险的沿程空间溯源，降低了因上游污染事件传播导致下游多个断面重复告警的可能性。最后对于判定为关注风险状态的监测断面，启动对该监测断面的增强监测模式和风险验证，根据风险验证的结果对第一风险阈值和/或第二风险阈值进行闭环自适应调校，通过基于风险验证结果的闭环自适应阈值调校机制，使第一风险阈值和第二风险阈值能够根据运河沿线的实际污染事件发生情况和验证反馈进行动态寻优，减少了固定阈值与运河动态水文环境变化之间的长期失配。

9、第二方面，本技术实施例提供了一种多源异构数据融合的运河污染风险智能预警系统，包括：

10、获取模块，用于获取运河沿程n个监测断面的多维度水环境监测数据；其中，所述多维度水环境监测数据包括各所述监测断面在至少两个污染物指标上的实测浓度值，以及各所述监测断面的水力参数，所述水力参数至少包括水流流量；

11、构建模块，用于基于预设的各所述污染物指标的环境管理目标值和所述实测浓度值，构建各所述监测断面的多维度污染风险偏离指数；其中，所述多维度污染风险偏离指数以非线性聚合方式综合表征所述监测断面在所述污染物指标相对于所述环境管理目标值的偏离程度，所述非线性聚合方式是指采用最大值运算与加权求和运算的复合数学算子，使得任一所述污染物指标的极端偏离通过所述非线性聚合中的主项被独立保留，同时各所述污染物指标的累积偏离通过所述非线性聚合中的辅助项对风险信号进行增量强化；

12、确定模块，用于将各所述监测断面的所述多维度污染风险偏离指数分别与第一风险阈值和第二风险阈值进行比较，根据比较结果确定各所述监测断面的风险状态等级；其中，所述第一风险阈值小于所述第二风险阈值，所述风险状态等级至少包括低风险状态、关注风险状态和高风险状态；

13、调校模块，用于对于判定为所述关注风险状态的所述监测断面，启动对该所述监测断面的增强监测模式和风险验证，根据所述风险验证的结果对所述第一风险阈值和/或所述第二风险阈值进行闭环自适应调校。

14、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中所述的方法。

15、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中所述的方法。

16、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中所述的多源异构数据融合的运河污染风险智能预警方法。

17、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。