【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水污染處理，尤其涉及一種河流流域水污染溯源方法、設備及介質。
技術介紹
1、水污染是指有害物質進入自然水體，導致水質惡化，從而影響人類健康和生態環境的現象；水污染的來源多樣，主要包括工業廢水、農業面源污染、生活污水以及事故性泄露等；水污染對環境和社會經濟產生了深遠的影響，一方面對水生物威脅加大，生態平衡遭到破壞，另一方面水污染影響人體健康。
2、隨著傳感器技術和數據共享技術的發展和不斷完善，河流流域水環境數據的獲取變得更加便捷和數據量呈現爆炸式增長，因此亟需水環境大數據分析實現河流流域水質健康的精準分析，尤其是針對河流流域水質污染的溯源分析，能夠在影響水質達標的污染物來源問題上為決策者對河流流域內的監管和維護提供科學依據。
3、但在實際操作中，河流流域水質污染物問題上，仍存在難以有效分析影響水質達標的污染物來源問題，因此亟需提供一種河流流域水污染溯源技術，為水質達標提供有效的建議依據。
技術實現思路
1、本專利技術所解決的技術問題在于提供一種河流流域水污染溯源方法、設備及介質，以解決現有技術中對河流流域水質污染物問題的無法有效分析的問題。
2、本專利技術提供的基礎方案：一種河流流域水污染溯源方法，包括：
3、s1：劃分河流流域的考核斷面，并獲取各考核斷面的河流數據；所述考核斷面中包括國考斷面；
4、s2：對獲取的河流數據進行預處理；
5、s3：通過預設的聚類分析法對考核斷面中預處理后的河流數據進行
6、s4：構建一維水文水質模型，通過一維水文水質模型計算各考核斷面對其下游考核斷面水質污染貢獻度，確定污染源空間位置；
7、s5：通過構建的隨機森林算法計算國考斷面的各個上游來水考核斷面的污染重要度，提取對國考斷面污染重要度最高的考核斷面的特征。
8、進一步，所述s4包括：
9、s4-1：提取經過預處理的河流數據中的旁側入流位置和污染來源位置，將目標河流流域分成若干段，其中旁側入流位置和污染來源位置作為段首，每段河流流域的流速和流量定常，生成一維水質模型；
10、s4-2：根據一維水質模型，計算上游來水流到下游考核斷面的水質污染濃度；計算公式為：
11、
12、其中，xi-1為區段河流流域長度，ui-1為區段河流流域平均流速，k為污染物衰減系數，c1,i表示上游考核斷面來水流到下游考核斷面i的污染物濃度，c2,i-1表示從斷面i的上一斷面向下游流出的河水的污染物濃度；
13、s4-3：根據計算結果獲取各考核斷面污染物濃度分布圖，確定污染源空間位置。
14、進一步，所述s5包括：
15、s5-1：提取每個考核斷面經相關性分析后的水質變化的水質變化特征xj，生成各個考核斷面的特征集m；
16、s5-2：調用隨機森林算法，計算各個考核斷面的特征集中水質變化特征xj的gini指數，計算公式為：
17、
18、其中，k表示有k個類別，pmk表示節點m中類別k所占的比例；
19、s5-3：計算水質變化特征xj在節點m的重要度，計算公式為：
20、
21、其中，gil表示水質變化特征xj在節點m分枝前的gini指數，gir表示水質變化特征xj在節點m分枝后的gini指數；
22、s5-4：水質變化特征xj在決策樹i中出現的節點在特征集m中，計算水質變化特征xj在第i棵決策樹的重要度，計算公式為：
23、
24、若共有n顆決策樹，則水質變化特征xj的重要度計算公式為：
25、
26、對水質變化特征xj的重要度進行歸一化處理，具體為：
27、
28、其中，分母表示整個數據集合的水質變化特征的總和。
29、進一步，所述s5還包括：
30、s5-5：根據計算得到的每個考核斷面中水質變化特征的重要度按照降序排序；
31、s5-6：預設剔除比例，根據水質變化特征重要度進行預設剔除比例的剔除操作，生成新的特征集；
32、s5-7：預設保留的特征數，將新的特征集重復s5-5至s5-6操作，直至剩下預設保留的特征數的最終特征集；
33、s5-8：選擇各個考核斷面的最終特征集中gini指數最低的特征集，作為對國考斷面水質影響重要度最高的考核斷面特征集。
34、進一步，所述s1中河流數據包括水質的自然影響數據和人為影響數據，所述自然影響數據包括地理數據、氣象數據和水文數據，所述人為影響數據包括污染源數據、地道地形數據以及社會經濟數據。
35、進一步，所述s2中預處理包括數據缺失補齊處理、數據空間化鏈接處理以及數據時空一致化處理。
36、進一步，所述s3包括：
37、s3-1：采用k-均值聚類分析法對河流流域的各考核斷面所在的站點的河流數據進行水質變化特征聚類分析；
38、s3-2：根據預處理后的河流數據，采用相關性分析法分析水質與河流流域周邊產業和降雨之間的相關性，得到水質變化特征的主導因素。
39、一種河流流域水污染溯源設備，應用于上述的一種河流流域水污染溯源方法，包括：
40、數據獲取模塊：用于根據劃分的河流流域的考核斷面獲取各考核斷面的河流數據；所述考核斷面中包括國考斷面；
41、數據預處理模塊：用于對獲取的河流數據進行預處理；
42、水質變化特征分析模塊：用于根據預設的聚類分析法對考核斷面中預處理后的河流數據進行水質變化特征聚類分析，得到水質變化特征；
43、影響因素分析模塊：用于通過相關性分析法分析水質變化特征的主導因素；
44、污染貢獻度計算模塊：用于通過構建的一維水文水質模型計算各考核斷面對其下游考核斷面水質污染貢獻度，確定污染源空間位置；
45、污染重要度計算模塊：用于通過構建的隨機森林算法計算國考斷面的各個上游來水考核斷面的污染重要度，提取對國考斷面污染重要度最高的考核斷面的特征。
46、一種電子設備，包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲程序或指令，所述處理器通過調用所述存儲器存儲的程序或指令，執行如上所述的一種河流流域水污染溯源方法。
47、一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲程序或指令，所述程序或指令使計算機執行如上所述的一種河流流域水污染溯源方法。
48、本專利技術的原理及優點在于：針對現有技術對水質污染無法有效分析的問題，本專利技術中首先將河流流域進行考核斷面劃分，基于劃分完成的河流流域按照考核斷面-上游來水站點-國考斷面的空間邏輯鏈，構建河流流域水質異常的特征分析模型和異常主導因素的相關分析模型，以此能夠獲取河流流域各考核斷面中水質變化的主要因素；同時，本申請運用一維水質本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S4包括：
3.根據權利要求2所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S5包括：
4.根據權利要求3所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S5還包括：
5.根據權利要求4所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S1中河流數據包括水質的自然影響數據和人為影響數據，所述自然影響數據包括地理數據、氣象數據和水文數據，所述人為影響數據包括污染源數據、地道地形數據以及社會經濟數據。
6.根據權利要求5所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S2中預處理包括數據缺失補齊處理、數據空間化鏈接處理以及數據時空一致化處理。
7.根據權利要求6所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述S3包括：
8.一種河流流域水污染溯源設備，應用于如上權利要求1-7任一項所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：包括：
9.一種電子設備，其特征在于
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于：所述計算機可讀存儲介質存儲程序或指令，所述程序或指令使計算機執行如上權利要求1-7任一項所述的一種河流流域水污染溯源方法。
...【技術特征摘要】
1.一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述s4包括：
3.根據權利要求2所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述s5包括：
4.根據權利要求3所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述s5還包括：
5.根據權利要求4所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述s1中河流數據包括水質的自然影響數據和人為影響數據，所述自然影響數據包括地理數據、氣象數據和水文數據，所述人為影響數據包括污染源數據、地道地形數據以及社會經濟數據。
6.根據權利要求5所述的一種河流流域水污染溯源方法，其特征在于：所述s2中預處...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉，余游，劉海涵，閆柯羽，余勝龍，耿京保，李靈星，
申請(專利權)人：重慶市生態環境大數據應用中心，
類型：發明
國別省市：
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