一种基于氢氧同位素的排水管道双源外水比例计算方法

专利2025-07-11  24


本发明属于污水管道外水入渗领域,更具体的说,是涉及一种基于氢氧同位素的污水管道双源外水比例计算方法。


背景技术:

1、我国大部分排水管网服务年限已久,由于污水腐蚀、侵蚀、冲刷、沉积及地面载荷等影响,排水管网存在一定程度的破裂、腐蚀、变形等结构性缺陷问题。除此之外由于设计不合理、改造施工时出错等原因,还可能存在雨污管混接、错接等问题。这都会导致外水入渗入流,即排水管网中出现不应属于这种管道的水。

2、目前排水管道外水入渗的检测方法主要有直观检测法、流量法和示踪法,示踪法克服了直观检测法操作较为繁琐、成本较高、无法实现定量计算以及流量法误差较大、准确度低的不足,以同位素、水质特征因子、微生物等作为示踪指标,可有效计算外水入渗比例,且误差较小精确度较高。但目前对污水管道中外水入渗入流的研究主要是计算单一外水的比例或使用多种示踪剂计算两种外水的比例,尚未有研究使用同位素示踪剂同时计算污水管中的两种外水比例,仅有质量平衡方程法的理论推导。


技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有外水入渗计算方法无法计算双源外水问题,提出一种基于氢氧同位素的排水管道双源源外水比例计算方法,用于解决尚未有研究使用同位素示踪剂同时计算污水管中的两种外水比例,仅有质量平衡方程法的理论推导的问题,得到较为准确的研究区域内排水管道三源外水比例。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

3、本发明基于氢氧同位素的污水管道双源外水比例计算方法,包括以下过程:

4、步骤1:通过查阅待研究区域内污水系统资料,确定待研究区域的排水管道研究范围;

5、步骤2:在排水管道研究范围内确定合适的排水管道水质监测点;

6、步骤3:在排水管道水质监测点进行五次取样,测定取样所得排水管道中原水、双源外水、末端出水的同位素指标δ18o和同位素指标δ2h;

7、步骤4:根据测定的排水管道中原水、双源外水、末端出水的同位素指标,剔除异常数据,计算五次取样的同位素指标δ18o和同位素指标δ2h的平均值、标准差,将计算所得数据处理为csv文件,输入r语言的mixsiar算法模型中,完成数据载入;

8、步骤5:利用mixsiar算法模型中的不确定算法jags函数,通过jags函数中的蒙特卡洛马尔科夫链(mcmc)进行迭代计算,mcmc的计算链长选择为50000,根据函数最终输出的结果计算排水管道中原水、双源外水在出水中各自所占比例,进一步得出排水管道的双源外水比例。

9、步骤2中所述的合适排水管道水质监测点:排水管道研究区域内可取得稳定有效水样的点位,选定为合适的水质监测点。

10、步骤5中所述的输出的排水管道中原水、三源外水在出水中各自所占比例具体为原水比例、外水1比例、外水2比例,三种水所占比例的和为1。

11、与现有技术相比,本发明的技术方案所带来的有益效果是:

12、本发明提出的基于氢氧同位素的污水管道双源外水比例计算方法,解决了已有计算外水比例方法无法计算双源外水比例的问题,相比于传统的基于化学计量守恒的计算方法,mixsiar模型使用了不确定性算法,可有效解决未知数即外水的个数多于已知数即同位素指标种类的问题,更为准确地计算出排水管道双源外水比例,计算结果的误差较小,有利于更精确地研究双源外水入渗问题。



技术特征:

1.一种基于氢氧同位素的排水管道双源外水比例计算方法,其特征在于,包括以下过程:

2.根据权利要求1所述的基于氢氧同位素的排水管道双源外水比例计算方法,其特征在于,步骤2中所述的合适排水管道水质监测点:排水管道研究区域内可取得稳定有效水样的点位,选定为合适的水质监测点。

3.根据权利要求1所述的基于氢氧同位素的排水管道双源外水比例计算方法,其特征在于,步骤5中所述的输出的排水管道中原水、双源外水在出水中各自所占比例具体为原水比例、外水1比例、外水2比例,三种水所占比例的和为1。


技术总结
本发明公布了一种基于氢氧同位素的排水管道双源外水比例计算方法:通过查阅待研究区域内污水系统资料,确定待研究区域的排水管道研究范围;在排水管道研究范围内确定合适的排水管道水质监测点;在排水管道水质监测点进行五次取样,测定取样所得排水管道中原水、双源外水、末端出水的同位素指标δ180和同位素指标δ2H;根据测定的排水管道中原水、双源外水、末端出水的同位素指标,剔除异常数据,计算五次取样的同位素指标δ180和同位素指标δ2H的平均值、标准差,将计算所得数据处理为csv文件,输入R语言的Mixsiar算法模型中,完成数据载入;利用Mixsiar算法模型中的不确定算法JAGS函数,通过JAGS函数中的蒙特卡洛马尔科夫链(MCMC)进行迭代计算,MCMC的计算链长选择为50000,根据函数最终输出的结果计算排水管道中原水、双源外水在出水中各自所占比例,进一步得出排水管道的双源外水比例。本发明能够计算出较为准确的排水管道双源外水比例。

技术研发人员:赵鹏,王宇辰,崔诺,赵伟高
受保护的技术使用者:天津大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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