[發明專利]一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法

在審

• 申請號: 201810486670.7
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108665114A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王鵬;王船海;馬騰飛;王一丹;郝少盼;謝增芳
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06F17/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法，其包括以下步驟：

(1)繪制河網多邊形結構圖；

(2)在河網多邊形內引入“虛擬聯系”；

(3)建立圩區和非圩區的污染物質量平衡方程；

(4)計算圩區和非圩區面源污染出流過程；

(5)計算圩區和非圩區面源匯流過程；

(6)計算平原河網降雨產污水質響應。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法，其特征在于，在步驟(1)中，繪制河網多邊形結構圖方法如下：根據計算區域的水系圖，對河網進行概化處理，繪制河網多邊形結構圖。

3.根據權利要求1所述的一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法，其特征在于，在步驟(2)中，在河網多邊形內引入“虛擬聯系”，方法如下：建立圩區和非圩區的“虛擬聯系”，對于圩區，“虛擬聯系”相當于帶有閘門和泵站的寬頂堰；對于非圩區，“虛擬聯系”僅相當于寬頂堰，堰的寬度等于與河道相連的所有支浜、溝渠寬度之和；對于每個河網多邊形，“虛擬聯系”的數量等于構成河網多邊形的河道數量。

4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法，其特征在于，在步驟(3)中，建立圩區和非圩區的污染物質量平衡方程如下；

根據質量守恒定律，分別建立圩區和非圩區的污染物質量平衡方程，如公式(1)和公式(2)所示。

其中，W_w為圩區的產污過程，kg·d^-1；W_o為非圩區的產污過程，kg·d^-1；S_w為圩區降雨產污出流過程，kg·d^-1；S_o為非圩區降雨產污出流過程，kg·d^-1；Δt為時間步長；A_w為圩區的水面面積，km²；和Z_w分別為計算時段初和時段末的圩區水位，m；和C_w分別為時段初和時段末圩區的污染物平均濃度，mg·L^-1；A_o為非圩區的水面面積，km²；和Z_o分別為時段初和時段末的非圩區水位，m；和C_o分別為時段初和時段末非圩區的污染物平均濃度，mg·L^-1。

5.根據權利要求4所述的一種基于虛擬聯系的平原河網面源污染水質響應計算方法，其特征在于，在步驟(4)中，計算圩區和非圩區面源污染出流過程：

當堰流為自由出流時，按公式(3)和公式(4)計算：

當堰流為淹沒出流時，按公式(5)和公式(6)計算：

式中：q_w為圩區的出流量，m³·s^-1；q_o為非圩區的出流量，m³·s^-1；m為自由出流系數；為淹沒出流系數；L為與虛擬聯系相連的河道長度，km；α為河道的旁側過水率，等于支浜、溝渠的寬度之和與河道長度之比；Z_l為虛擬聯系的底高程，m；Z_r為河道的水位，m；Z_d為河道的底高程，m。

其中，圩區和非圩區降雨產污出流過程與出流量和污染物濃度的關系如下：

S_w＝86.4×q_w×C_w (7)

S_o＝86.4×q_o×C_o (8) 。