[發明專利]一種河流水環境容量分配方法

在審

• 申請號: 201810207798.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108549744A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 荊海曉;王雯;侯精明
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

1.一種河流水環境容量分配方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1、根據目標河流的水環境功能區劃資料進行河流控制斷面的劃分，得到河道的控制斷面；建立目標河流一維的水動力模型控制方程及水質數值模型；

步驟2、利用步驟1得到的水動力模型控制方程及水質數值模型計算點源或支流與控制斷面之間的污染物響應系數，建立響應矩陣；

步驟3、建立目標河流得優化目標函數，并結合步驟2所得到的響應矩陣得出各支流或點源的污染物最大排放濃度。

2.如權利要求1所述的一種河流水環境容量分配方法，其特征在于，所述步驟1中，水動力模型控制方程為：

水質模型控制方程為：

上式中，K為流量模數，n為曼寧系數，R為水力半徑，t為時間坐標，x為空間坐標，Q為斷面的流量，u為斷面平均流速，g為重力加速度，z為控制斷面的平均水位，q為單位河長側向入流量，流入為正，流出為負，A為過流斷面面積，B為水面寬度，K₁為污染物降解系數，C_s為控制斷面濃度，S為源匯項，E_x為縱向擴散系數。

3.如權利要求1所述的一種河流水環境容量分配方法，其特征在于，所述步驟2的具體步驟如下：

先并依次分別在每個點源或支流j處進行單位濃度的污染物排放，再對步驟2中的河流一維的水動力模型控制方程和水質模型控制方程求解計算出各控制斷面i的濃度值C_si，根據公式

C_si＝C_pα_ij (4)；

可知C_si即為污染物響應矩陣中α_ij的值，最終，可得到目標河流控制斷面j對點源或支流i的污染物響應矩陣α_ij：

式(5)中，i＝1，…，M，M為控制斷面數量，j＝1，…，N，N為點源或支流數量。

4.如權利要求1或3所述的一種河流水環境容量分配方法，其特征在于，所述步驟2中：河流一維的水動力模型控制方程和水質模型控制方程求解方法為有限差分法或有限體積法。

5.如權利要求1所述的一種河流水環境容量分配方法，其特征在于，所述步驟3的具體步驟如下：

依據總排放量最大的原則，建立目標河流排入干流的污染物總量TC的目標函數，并確定其約束條件，所述目標函數為：

所述約束條件為：

C_pj≥0 j＝1,…,N (8)；

上式中，Q_j為點源或支流的流量值，Cs為污染物水質標準；

先將滿足式(7)和(8)的排放污染物濃度C_pj代入式(6)中，得到污染物總量TC，再選出污染物總量TC的最大值，則其對應的排放污染物濃度C_pj，即為各支流或點源的污染物最大排放濃度C_pj。