[發(fā)明專利]一種冰封期水功能區(qū)納污能力計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510036674.1
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104615871B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 胡鵬;周祖昊;賈仰文;周娜;朱乾德;賀華翔;李海紅;劉盈斐;王鵬
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種冰封期水功能區(qū)納污能力計算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、構建水功能區(qū)納污能力一維水質模型：

Cx=C0exp(-KL/u)+pQexp(-Kx/u)---(1)]]>

C_x——下斷面污染物濃度，mg/L；C₀——初始斷面的污染物濃度，單位mg/L；L——計算河段長度，單位m；u——設計流量下河道斷面的平均流速，單位m/s；K——污染物綜合衰減系數(shù)，單位1/s；p——污染物入河速率，單位g/s；Q——水功能區(qū)設計流量，單位m³/s；x——河段排污口距下斷面的縱向距離，單位m；

步驟二、計算河段最大納污能力：

令C_x＝C_s，解得計算河段最大納污能力為：

M＝[C_s-C₀exp(-KL/u)]Qexp(Kx/u) (2)

式中，C_s——下斷面污染物目標濃度，M——水功能區(qū)納污能力，單位g/s；

步驟三、污染物綜合衰減系數(shù)K的計算：

不同水溫條件下K值估算關系式如下：

K_t＝K₂₀θ^(T-20) (3)

式中：K_t——t℃時的K值，單位1/d；T——水溫，單位℃，冰封期取值為0℃；K₂₀——20℃時的K值，1/d；θ——溫度系數(shù)，工業(yè)廢水在1.03-1.1的范圍內；

步驟四、設計流量下河道斷面的平均流速u：

根據(jù)修正后徑流量數(shù)據(jù)進行水功能區(qū)設計流量的核算，修正方法簡述如下：采取分三級區(qū)設置最大凍深的方式，初凍時間定為日平均氣溫連續(xù)5天低于-5℃，最大凍深日期設置為最低日平均氣溫10天后，解凍日期設置為日平均氣溫高于0℃之后10天，解凍時的冰層厚度設置為最大凍深的2/3；在初凍與最大凍深日期之間，水流每日按均勻速度凍結，不參與河道匯流；在最大凍深與解凍日期之間，冰層每日按均勻速度解凍，參與河道匯流；在解凍日期，所有冰層水量釋放，參與河道匯流；當最大凍深超過河道水深時，發(fā)生連底凍，河道流量減為零，河道新增匯流全部凍結進入冰層；

將河道斷面統(tǒng)一概化為等腰梯形，決定河道斷面形狀的主要參數(shù)即為底寬b和邊角余切值m；建立各個三級區(qū)河道面積與現(xiàn)狀參數(shù)與斷面匯流面積之間的關系，取水功能區(qū)上下斷面匯流面積的均值作為該水功能區(qū)代表斷面的匯流面積，進而求得水功能區(qū)代表斷面的底寬和邊角余切參數(shù)；

設計流量下河道斷面的平均流速根據(jù)以下方程聯(lián)立求解：

u=1nR2/3i1/2---(4)]]>

R=Ab+2h1+m2---(5)]]>

i=ΔzL---(6)]]>

其中，A為過流斷面面積，b為過流斷面概化為等腰梯形后的底寬，m為概化斷面的邊角余切值，h為過流斷面水深，R為水力半徑，以上各項參數(shù)均指能代表整個水功能區(qū)的平均值；n為曼寧系數(shù)；i為計算水功能區(qū)的平均坡降，Δz為水功能區(qū)上下斷面高程差，根據(jù)各水功能區(qū)上、下斷面所在子流域的高程數(shù)據(jù)作差求得；

步驟五，水功能區(qū)設計流量Q的計算方法：

根據(jù)步驟四中所得出的u值，得出，

Q＝uA＝u·(b+hm)·h(7)。

2.如權利要求1所述的一種冰封期水功能區(qū)納污能力計算方法，其特征在于該方法還包括以下步驟：

曼寧系數(shù)計算方法

nc=(nb3/2+ni3/22)2/3---(8)]]>

式中，n_c綜合糙率值；n_b和n_i分別為河床、冰蓋糙率值，其中河床糙率值可查閱流域水文年鑒，冰蓋糙率值在0.02～0.04。