[發明專利]基于水功能區水質目標的湖庫水環境容量精細化調控方法

在審

• 申請號: 201910777310.7
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110516343A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 劉曉波;陳學凱;彭文啟;董飛;王若男;姚嘉偉;吳雷祥;黃愛平;韓禎
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 11001 北京國林貿知識產權代理有限公司
• 代理人: 李瑾;李連生<國際申請>=<國際公布>=

1.一種基于水功能區水質目標的湖庫水環境容量精細化調控方法，其特征在于：通過采集基礎數據來構建湖泊大水體水動力、水質數學模型，所述基礎數據包括：湖泊水下地形數據以及氣象、水文、水質監測數據；依次獲取每條入湖庫河流在河口污染擴散區內的水質—污染源響應系數、污染責任率、入湖庫河流允許污染總量，最終獲得重點區域的污染削減量及消減率；包括以下步驟：

1)構建湖庫大水體水動力、水質數學模型；

2)基于入湖庫河流的水量和污染物濃度來劃定入湖庫河流的河口污染擴散區；

3)基于湖庫大水體水動力、水質數學模型來計算河口污染擴散區水質控制點的水質—污染源響應系數R_i：

首先計算湖泊水體平衡濃度場：

式中：C_i為針對于某一水質控制點，第i個入湖庫河流以單元強值單獨排放時的水質影響濃度值，單位為mg/L；C_bi為某一水質控制點處的背景濃度值，單位為mg/L；C(x,y,t)為在m個入湖庫河流同時排放的情況下，所形成的湖泊水體平衡濃度場，單位為mg/L；m為入湖庫河流的總條數；

當第i個入湖庫河流以單元源強值Q_i＝1mg/L進行釋放時，河口污染擴散區水質控制點的污染物濃度會發生相應的改變，定義R_i為水質—污染源響應系數，其數學表達式為：

式中：C_i為針對于某一水質控制點，第i個入湖庫河流以單元強值單獨排放時的水質影響濃度值，單位為mg/L；

4)基于湖庫大水體水動力、水質數學模型來計算河口污染擴散區水質控制點的污染責任率P_i，計算公式如下：

式中：P_i反映了針對某一水質控制點，第i個入湖庫河流的水質污染分擔份額；C_i為針對于某一水質控制點，第i個入湖庫河流以單元強值單獨排放時的水質影響濃度值，單位為mg/L；m為入湖庫河流的總條數；

5)基于水環境容量的污染源允許污染排放總量計算：

設C₀為水質控制標準，C_0i為在滿足水質目標條件下的第i個污染源的分擔濃度值，

C_0i＝P_i·(C₀-C_bi) (14)

式中：C_bi為某一水質控制點處的背景濃度值，單位為mg/L；P_i反映了針對某一水質控制點，第i個入湖庫河流的水質污染分擔份額；

入湖庫河流的允許污染物排放總量計算公式為：

式中：Q_0i為在水質目標C₀的約束條件下，第i個入湖庫河流的允許排放強度，單位為kg；R_i為水質—污染源響應系數；

整個湖區水域的允許排放總量Q₀計算公式為:

式中：Q_0i為在水質目標C₀的約束條件下，第i個入湖庫河流的允許排放強度，單位為kg；m為入湖庫河流的總條數；

6)基于重點區域水質狀況的入湖河流污染削減量W_Total及削減率W_rate確定：第i個入湖庫河流的削減量W_Total通過下式計算：

W_Total＝Q_si-Q_0i (17)

式中：Q_si為第i個入湖庫河流的現狀排放量，單位為kg；Q_0i為在水質目標C₀的約束條件下，第i個入湖庫河流的允許排放強度，單位為kg；若W_Total＞0，則表明該污染源應按規定標準削減排放量；若W_Total＜0，則表明對于該污染源來說，尚有剩余的環境容量，不需削減；

第i個入湖庫河流的削減率W_Rate應等于：

式中：W_Total為第i個入湖庫河流的削減量，單位為kg；Q_si為第i個入湖庫河流的現狀排放量，單位為kg。