一种基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法与流程

本发明涉及废水排放检测，尤其涉及一种基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法。

背景技术：

1、各类工厂在生产过程中产生大量废水，通过暗管将未经处理或处理不达标的废水直接排放至河流、湖泊、水库等水体中。由于暗管管口通常设置于水体较深处或延伸至水体中央区域，传统的人工检测方式难以抵达暗管排放口位置，无法有效实施废水排放监测。此外，人工巡查方式效率低下，难以对大范围水域进行全面、快速的排查。现有技术中，声学多普勒流速剖面仪（adcp）已被广泛应用于河流流量监测、流速剖面测量等领域。adcp通过向水体发射声波，利用多普勒效应测量不同深度水流的速度，构建流速剖面图。近年来，也有研究尝试将adcp搭载于无人船上进行走航式水文测量。然而，现有技术主要关注于流速、流量等水文参数的测量，尚未涉及利用adcp的回波强度特征来检测水体中废水排放的技术方案，现有技术中已有基于声信号进行海洋温跃层特征参数反演的方法，以及近海海洋跃层水质实时监测系统。但这些技术主要针对海洋环境，且需要在水体中布设多个传感器节点，不适用于河湖水库等内陆水体的快速巡查场景。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：控制搭载声学多普勒剖面仪的无人船按照预设巡查路径对目标河湖水库水域进行连续走航检测；利用声学多普勒剖面仪发射声波并接收不同水深位置的回波信号，结合无人船的定位信息获取回波强度数据；

4、步骤s2：根据回波强度数据及定位信息构建回波强度剖面数据；依据回波强度剖面数据提取回波强度随水深的变化关系，形成回波强度变化曲线，并根据回波强度变化曲线识别偏离连续衰减趋势的异常变化区段，确定回波异常位置；

5、步骤s3：依据回波异常位置分析回波强度变化曲线在对应水深位置的变化特征，识别异常回波连续分布形成的异常传播区，并依据异常传播区确定废水扩散形成的废水影响深度及废水影响位置，形成废水排放定位结果；

6、步骤s4：依据废水排放定位结果对异常传播区进行连续关联，确定废水排放区域，并结合废水影响深度和废水影响位置进行标注，生成河湖水库水体废水排放分布结果。

7、本发明有益效果在于：采用无人船搭载声学多普勒剖面仪，能够自主航行至水体深处暗管排放口位置，彻底解决了传统人工检测方式无法触及废水排放区域的技术问题。

8、与传统水质传感器逐点采样检测不同，本发明通过声学多普勒剖面仪连续发射和接收声波，能够获取水体不同深度的回波强度数据，实现对整个水体剖面的连续、快速扫描，检测信息更加全面。

9、利用废水排放形成的温跃层对声波传播的影响来判定废水排放的存在。当废水的温度高于水体温度时，在上层水体和下层废水之间会形成显著的温跃层，声波在穿越温跃层时会发生反射和衰减，回波强度曲线出现显著曲变。这一物理原理为废水排放检测提供了可靠的科学依据。

1.一种基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，步骤s1包括：

3.根据权利要求2所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据各检测位置采集的回波信号识别不同水深位置对应的悬浮物散射回波及水体密度突变界面反射回波，并形成各水深位置的回波信息包括：

4.根据权利要求3所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，确定界面反射回波对基础散射回波信息的声能分配影响，并基于声能分配影响修正水体密度突变界面以下基础散射回波信息的散射回波强度包括：

5.根据权利要求4所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据声能分配影响确定穿过水体密度突变界面的透射声能，并根据透射声能变化情况确定水体密度突变界面以下各水深位置的透射声能分布包括：

6.根据权利要求1所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，步骤s2包括：

7.根据权利要求6所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据回波强度变化信息按照水深排列顺序连接各水深位置对应的回波强度，形成回波强度变化曲线，并根据回波强度变化曲线确定回波强度沿水深方向的连续衰减趋势包括：

8.根据权利要求7所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据回波强度传播轨迹分析沿水深方向的传播衰减特征，并将连续传播形成的衰减特征确定为回波强度沿水深方向的连续衰减趋势包括：

9.根据权利要求6所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据连续衰减趋势获取回波强度变化曲线中偏离连续衰减趋势的变化位置，并分析变化位置前后回波强度的变化情况，确定异常变化区段包括：

10.根据权利要求9所述的基于声学多普勒的河湖水库水体废水排放检测方法，其特征在于，依据曲变位置分析河湖水库水体不同水深位置前后的衰减变化情况，并根据曲变位置对应的衰减突变特征识别水体密度突变形成的温跃层界面，确定异常传播区段包括：