[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>=

本發明公開了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，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削減率。該方法克服了傳統方法中以湖區某一點水質變化來計算湖庫水環境容量的不足，充分考慮了在水體水動力影響下，空間上不同入湖點位的污染物質在大水體中遷移、轉化以及降解過程，便于針對重點污染區域進行入湖河流的污染物限排控制調控工作。

技術領域

本方法涉及水利工程領域，尤其涉及水環境調控領域，具體為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。

背景技術

湖泊和水庫不僅在區域氣候調節及水文循環中扮演著重要的角色，而且還兼具防洪發電航運、飲用水源地、工農業用水以及景觀娛樂等多重功能，與人類的日常生活息息相關。隨著物質生活的逐步提高，人們對周邊生活環境提出了更高的要求，而湖庫水環境的改善是其中的最為重要的內容。但伴隨著城鎮化進程的加快、人口數量的快速增長以及工農業追求的高回報性，這些因素給湖庫水環境造成了極大的壓力。眾多湖庫面臨著湖岸線快速萎縮、生態功能顯著退化以及生物資源急劇減少的環境問題，尤以外源污染物過量輸入導致的湖庫富營養化現象最為突出。因此，如何尋找湖庫水環境保護與社會經濟快速發展之間的平衡點，是當前湖庫水環境保護的一大熱點問題。

相比于河流或者其他水體來說，湖庫水體具有入流出流水量相對較小、流速相對較慢以及營養物質(泥沙、有毒物質)容易聚集等特點。此外，湖庫具有較大的水體面積，對于污染物的輸入具有較大的承載能力。如何確定湖庫的水環境承載力，即湖庫的水環境容量，是尋找湖庫水環境保護與社會經濟快速發展之間平衡點的重要工作。湖庫水環境容量研究綜合考慮了受納水體的水質目標、流域污染物輸入的時空變化特征以及水體水質背景值等因素，逐漸成為國內研究的熱點問題。從目前來看，在進行湖庫水環境容量計算時，通常以湖庫平均水質狀況或者某一固定的點位(斷面)的水質狀況來反映湖庫的綜合水環境狀態，但該方法是假設湖庫的水質狀況是一個完全均勻的混合體，未考慮由于水體復雜的水動力條件造成的湖庫水環境的空間異質性，這與實際情況有較大的沖突，所計算出來的湖庫水環境容量也會有較大的誤差。因此，如何以湖庫的水環境狀態倒逼流域入湖污染輸入量，同時還要兼顧在大水體水動力條件擾動下造成的湖庫水環境空間異質性這一現實條件，是未來湖庫水環境容量計算的發展方向。

發明內容

本發明的目的在于提供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，該方法區別于傳統的湖庫水體水環境容量計算方法，采用以入湖(庫)河口污染降解區內的水質狀態變化作為入湖河流污染限排濃度的評判基準，明晰每條入湖河流的污染物質在湖泊大水體水動力條件影響下，對于每個河口污染降解區內水質波動所分擔的責任。該方法克服了傳統方法中以湖區某一點(斷面)水質變化來計算湖庫水環境容量的不足，充分考慮了在水體水動力影響下，空間上不同入湖點位的污染物質在大水體中遷移、轉化以及降解過程，便于針對重點污染區域進行入湖河流的污染物限排控制調控工作，為湖庫水環境精細化治理提供了堅實的基礎。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

本方法為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，該方法針對現有的湖庫水環境容量計算方法中存在的問題，提出將入湖污染總量計算評判基準設置在污染源(入湖河流)河口污染降解區內而不是傳統的湖區某一點(斷面)的水質狀態，能夠克服傳統方法中忽略了湖泊大水體水動力的影響作用，以及不能針對湖庫重點區域水質變化進行入湖污染限排管控工作的問題。該方法需要采集湖泊水下地形數據、以及氣象、水文、水質監測數據，通過構建湖泊大水體水動力、水質數學模型，依次獲取在每條入湖河流在河口污染降解區內的水質—污染源響應系數、污染責任率、入湖河流的限排濃度、湖泊入湖污染總量以及重點區域的污染削減量及比例。具體包括以下步驟：