[發明專利]一種長距離輸水明渠水質模擬預測方法及系統

有效

• 申請號: 202110037288.X
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112685688B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 辛小康;尹煒;白鳳朋;李建;林梟;陳浩;李玉英
• 申請（專利權）人: 長江水資源保護科學研究所
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/13;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明涉及一種長距離輸水明渠水質模擬預測方法及系統。該方法包括：根據輸水明渠的走向，沿渠布設多個干濕沉降監測設備，并獲取大氣沉降物質量以及降雨量；根據大氣沉降物質量確定干沉降中污染物源強；根據降雨量確定濕沉降中污染物源強；基于干沉降中污染物源強以及濕沉降中污染物源強構建考慮干濕沉降影響的長距離輸水明渠水質模型；對長距離輸水明渠水質模型進行離散處理，確定差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型；獲取輸水明渠的實測資料，將實測資料作為差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型的邊界條件，并根據邊界條件求解差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型，確定輸水明渠的水質。本發明能夠準確評估大型輸水明渠水質。

技術領域

本發明涉及河流水質保護研究領域，特別是涉及一種長距離輸水明渠水質模擬預測方法及系統。

背景技術

輸水水質保護的成功與否決定著調水工程的成敗，特別是作為生活飲用水水源的調水工程，從調水水源到輸水線路，再到分水渠的水質保護十分重要。一般情況下，采用明渠輸水的調水工程多采用立體交叉模式，使輸水明渠與本地水系不發生交換，不與本地污染源發生直接聯系，其目的也是為了確保輸水水質。但輸水明渠為開放式結構，必然與大氣和外界產生聯系，因此水質就會受到大氣干濕沉降作用。近幾年的實踐表明，作為一個相對獨立、對水質要求十分嚴格的輸水系統，其水質受干濕沉降的影響不容忽視，以南水北調中線為例，總干渠多數水質指標可滿足《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)的Ⅰ類水質標準，但從各斷面的水質監測結果發現，總干渠的部分水質指標由南向北存在濃度增加的趨勢，如總氮和總磷。在總干渠封閉式管理條件下，排除意外事件造成的影響，大氣干濕沉降在水體表面形成浮灰，造成總干渠底泥累積，是總干渠水體潛在的外部污染源，因此開展輸水明渠沿線大氣干濕沉降研究是有必要的。而在以往的工程論證和管理實踐中，并未將大氣干濕沉降影響水質的問題作為一個主要研究內容，因此也未能建立一種考慮大氣干濕沉降影響的明渠水質模擬預測數學模型，無法準確評估出大型輸水明渠水質。

發明內容

本發明的目的是提供一種長距離輸水明渠水質模擬預測方法及系統，以解決無法準確評估出大型輸水明渠水質的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種長距離輸水明渠水質模擬預測方法，包括：

根據輸水明渠的走向，沿渠布設多個干濕沉降監測設備，并獲取所述干濕沉降監測設備采集的大氣沉降物質量以及降雨量；

根據所述大氣沉降物質量確定干沉降中污染物源強；

根據所述降雨量確定濕沉降中污染物源強；

基于所述干沉降中污染物源強以及所述濕沉降中污染物源強構建考慮干濕沉降影響的長距離輸水明渠水質模型；所述長距離輸水明渠水質模型包括水流運動方程以及污染物運輸方程；所述水流運動方程包括水流連續性方程以及水流動量方程；

對所述長距離輸水明渠水質模型進行離散處理，確定差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型；所述差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型包括差分格式表達的水流連續性方程、差分格式表達的水流動量方程以及差分格式表達的污染物運輸方程；

獲取所述輸水明渠的實測資料，將所述實測資料作為所述差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型的邊界條件，并根據所述邊界條件求解所述差分格式表達的長距離輸水明渠水質模型，確定所述輸水明渠的水質；所述實測資料包括模擬明渠上下游邊界處流量、水位以及水質；所述輸水明渠的水質為輸水明渠內的流量、水位、過水斷面面積以及各個斷面任一污染物的濃度。

可選的，所述根據所述大氣沉降物質量確定干沉降中污染物源強，具體包括：