（一）技术名称：
       水环境预测预警与突发污染应急响应关键技术
（二）技术提供方：
       91传媒  胡嘉镗  [email protected]
（三）适用范围：
       本技术面向珠江流域等复杂感潮河网地区水环境管理需求，构建了集水动力模拟、水质迁移转化、机器学习预测预报、突发污染应急推演于一体的水环境模拟预测体系，可为水环境管理部门提供技术支撑与决策支持。主要适用情景包括：
       1、重点断面水质预测预警
       面向国控、省控、市控断面、饮用水水源地、跨界断面、排污口下游断面等重要和敏感水体，开展未来水质变化趋势预测，提前识别超标风险，为水环境监管和调度决策提供依据。
       2、突发性水污染事件应急模拟
       针对上游突发泄漏、事故排放等污染事件，快速模拟污染物在河网水系中的迁移扩散过程，预测下游重点断面的污染到达时间、峰值浓度和影响持续时间。
       3、智慧平台集成
       可与在线监测系统、水文水质数据库、遥感数据、调度系统及可视化平台集成，形成区域水环境数字化管理和智能决策能力。
（四）技术内容：
       本技术针对河网区域水系复杂、潮汐影响显著、污染过程非线性等特点，建立了高精度、快速响应的水环境数值模型。技术体系包括两类核心应用模式：一是“机理模型 + LSTM机器学习”水质预测预警模式，用于重点断面水质的短中期预测和风险预警；二是完全基于机理模型的突发污染应急模拟模式，用于污染事故发生后的快速预测和决策支持。

       1、技术原理
       1）水动力-水质机理模块
       本技术以复杂河网水系为对象，构建河网水动力与水质耦合数值模型。模型综合考虑上游来水、下游潮汐、污染源输入以及水质迁移转化过程，能够准确地刻画河网水流运动和污染物输移规律。在此基础上，模型内嵌了多要素生化协同反应模块，突破了局限于单一污染物指标的模拟范式，实现了对溶解氧及碳、氮、磷等多种关键水质参数时空动态演变过程的同步耦合模拟。
       2）基于LSTM的水质预测预警模块
       针对重点断面水质变化受水文、气象、潮汐、污染输入和历史水质状态共同影响的特点，本技术引入长短期记忆神经网络模型，即LSTM模型，建立水质时间序列预测方法。该模式可实现未来数小时至数天的水质趋势预测，进行重点断面水质超标风险识别。
       3）突发污染应急模拟模块
       在上游发生突发性污染事件后，本技术可完全基于机理模型开展应急推演。通过输入事故发生位置、污染物种类、排放浓度、排放量、排放持续时间、事故发生时刻，模型可快速计算污染物在河网中的迁移扩散过程，输出污染团迁移路径、下游重点断面污染物到达时间、峰值浓度及出现时间、污染物超标范围与时间、不同应急处置方案下的效果对比。该功能可为突发水污染事件中的监测布点、取水调度、闸泵调控、污染拦截、应急处置和风险通报提供快速技术支撑。
       2、技术创新性
       1）机理模型与机器学习融合的预测预警方法
       本技术将水动力-水质机理模型与LSTM机器学习模型相结合，既发挥机理模型对物理过程解释性强、可推演能力强的优势，又利用LSTM对非线性时间序列关系和历史规律识别能力强的特点，提高了重点断面水质预测的准确性和稳定性。与单纯依赖统计模型的方法相比，该技术具有更强的物理约束和场景适应能力；与单纯机理模型相比，则能够更好地吸收在线监测和历史数据中的变化规律，提升预测效率和预警实用性。
       2）面向突发污染事件的快速应急推演能力
       针对水污染事故处置过程中“时间紧、信息不完整、决策压力大”的问题，本技术建立了快速应急模拟流程，可在事故发生后快速完成污染输入设定、模型计算和风险结果输出，为管理部门提供污染影响研判和应急处置建议。

       3、技术优势
       1）计算效率高，具备突发水污染事件快速响应能力
       本技术针对河网水系，在模型结构、计算网格、数值算法和应急推演流程等方面进行了针对性优化，可在较短时间内完成复杂河网水动力和污染物迁移扩散过程模拟。仅需利用普通个人电脑，输入事故位置、污染物类型、排放量、排放浓度、排放持续时间及事故发生时刻等关键信息，系统即可在平均半小时内，推演出污染物从上游数百公里至入海口的复杂迁移扩散过程。该优势能够有效满足突发水污染事件处置过程中的实际需求，为应急监测布点、饮用水源取水调度、闸泵联合调控、污染拦截和风险通报争取宝贵时间。
       2）模型系统自主研发，平台适配性强，数据安全可控
       本技术所采用的水动力-水质机理模型、突发污染应急推演模块均由团队自主研发，具有完整自主知识产权，不依赖国外商业软件和封闭算法平台。模型系统可根据管理部门实际需求，灵活部署于国产服务器、国产操作系统等各类国产化信息平台。可根据管理单位的具体需求，对模型范围、断面数量、污染物指标、预测时长、预警阈值、应急情景、可视化形式和系统接口进行定制开发，形成适用于不同区域和业务场景的水环境智能管理工具。由于核心模型、计算程序和数据接口均实现自主可控，可有效保障流域水文、水质、污染源、应急事件等敏感数据的安全性，满足生态环境和水务管理部门对系统国产化、网络安全和长期稳定运行的要求。
       4、推广应用情况
       本技术已在多个生态环境管理部门自有平台实现集成应用，可对重点考核断面关键水质指标变化趋势进行预测预警，并在2005年北江镉污染事件、2025年锑污染事件等突发水污染应急处置中，为下游风险研判和及时响应提供了技术支撑。