[發(fā)明專利]一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410081636.3
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103823988A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 李薇;解玉磊;付正輝;王冰
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京麟保德和知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

1.一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法，其特征在于：該方法通過流域多箱劃分、單箱污染核算、建立單箱水量水質耦合模型、多箱嵌套、多箱水量水質耦合模擬對水量、水質狀況進行系統(tǒng)模擬與預測；

其中，通過所述流域多箱劃分，圈定大尺度流域各箱體，即子流域范圍；

通過所述單箱污染核算，核算單個箱體污染物產(chǎn)量、處理量與排放量，得出用于輸入模型所需的數(shù)據(jù)；

通過所述單箱水量水質耦合模型，基于質量平衡方程，形成水量和水質模型用于實現(xiàn)對單個箱體內水質水量的耦合模擬；

通過所述多箱嵌套，是基于多箱劃分結果，找尋箱體之間的交互關系，實現(xiàn)箱體之間的串聯(lián)；

通過所述多箱水量水質耦合模擬，用于耦合各單箱水量水質模型，實現(xiàn)整體尺度上的流域水量水質耦合模擬。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟A，基于數(shù)字高程模型將超大流域劃分成多個子流域，每個子流域作為水量和水質穩(wěn)定變化單元，即為“箱體”；

步驟B，根據(jù)收集的經(jīng)濟活動、污染源強、人類活動數(shù)據(jù)，核算單個箱體工業(yè)、農業(yè)以及生活污染物產(chǎn)量、處理量與排放量；

步驟C，根據(jù)質量守恒原理，建立單箱水量水質耦合模型；

步驟D，基于多個箱體劃分結果，找尋箱體之間的交互關系，建立多箱水量水質耦合模型；

步驟E，根據(jù)輸入的水量及污染核算數(shù)據(jù)，確定模型參數(shù)；

步驟F，輸入各類水量情況及排污情況，輸出綜合水量水質模擬結果。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法，其特征在于：所述子流域為一級子流域或二級子流域。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法，其特征在于，所述的A步驟的具體方案如下：

劃分箱體：

依據(jù)庫區(qū)支流水質水量現(xiàn)狀、支流流域的水量分配現(xiàn)狀、蒸散發(fā)、入流水量、出流水量、引用水量、回歸水量把水庫劃分為不同箱體。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種超大尺度流域水量水質耦合模擬預測分析方法，其特征在于，所述的C步驟和D步驟的具體方案如下：

（1）建立各箱體水量模型與水質模型：

①水量模型：依據(jù)水量平衡原理建立水量平衡模型；

(a)首先找出箱體所有進入、流出水量項；

(b)根據(jù)已知變量與未知變量之間的關系，用己知變量近似函數(shù)表達未知變量，帶入模型；

(c)采用水文系統(tǒng)識別方法，識別未知參數(shù)，再反代入原模型；

根據(jù)計算的復相關系數(shù)大小，判斷模型擬合效果好壞；同時，把已識別的參數(shù)反代入模型中，再來計算各項水量大小，驗算是否滿足水量平衡原理；

②水質模型：

針對水體中各組份，依據(jù)物質守恒原理，分別建立水質模型，其方法與建立水量模型方法相同；

水質模型與水量模型都是依據(jù)物質平衡原理建立，對庫區(qū)水資源系統(tǒng)在歷史到現(xiàn)在的條件下進行模擬；

（2）耦合計算方法：

基本思路：逐個箱體采用水量模型和水質模型循環(huán)迭代，直至誤差小于設定值，終止迭代計算；

（3）模型效果檢驗：

由“先分箱后聚合”的思路建立的模型，模擬效果檢驗的方法是用模擬值作為輸入值反代入模型中，檢驗中間變量的擬合效果；或是進行變量變化的影響分析，假定改變一個或多個變量，檢驗系統(tǒng)變化的靈敏性和可靠性。