[發明專利]一種多生境城市生態水系構建系統及方法

在審

• 申請號: 202110290543.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113065689A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 尚毅梓;尚領;李曉飛;冶運濤;龔家國;劉志武
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F30/28;G16C20/20;G16C20/70;C02F3/32;G06F113/08;G06F119/14;C02F103/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種多生境城市生態水系構建系統，其特征在于，包括河湖選址模塊、規模評價模塊、近自然形態設計模塊以及驗證模塊；

所述河湖選址模塊，用于構建多生境城市生態水系網絡，并根據所述多生境城市生態水系網絡，利用生態增長極選址法對河湖進行選址；

所述規模評價模塊，用于利用多維平衡法對選址的河湖進行規模評價；

所述近自然形態設計模塊，用于利用生物棲息地法，對選址的河湖進行近自然形態設計；

所述驗證模塊，用于對河湖的選址、規模的評價以及近自然形態的設計進行仿真模擬，推演工程的演進狀態，并根據所述演進狀態對河流數模和湖泊數模進行驗證，完成對多生境城市生態水系的構建。

2.一種多生境城市生態水系的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建多生境城市生態水系網絡，并根據所述多生境城市生態水系網絡，利用生態增長極選址法對河湖進行選址；

S2、利用多維平衡法對選址的河湖進行規模評價；

S3、利用生物棲息地法，對選址的河湖進行近自然形態設計；

S4、對河湖的選址、規模的評價以及近自然形態的設計進行仿真模擬，推演工程的演進狀態，并根據所述演進狀態對河流數模和湖泊數模進行驗證，完成對多生境城市生態水系的構建。

3.根據權利要求2所述的多生境城市生態水系構建方法，其特征在于，所述步驟S2中對河湖規模進行評價的內容包括：水面面積、正常蓄水量、控制水位以及水深。

4.根據權利要求2所述的多生境城市生態水系構建方法，其特征在于，所述步驟S3中對河湖近自然形態進行設計包括：水域的平面形態的設計以及底部形態的設計。

5.根據權利要求2所述的多生境城市生態水系構建方法，其特征在于，所述步驟S4中對河流數模進行驗證包括以下步驟：

A1、根據演進狀態，建立一維水動力學模型：

其中，x表示距離坐標，t表示時間坐標，A表示過水斷面面積，Q表示流量，h表示水位，q表示側入流量，C表示河床糙率系數，R表示水力半徑，g表示重力加速度；

A2、根據所述一維水動學模型，利用數值解法計算得到在兩個水工建筑物點的流量點和水位點；

A3、判斷所述流量點和水位點是否穩定，若是，則進入步驟A4，否則，返回步驟A2；

A4、構建對流擴散模型：

其中，C₁表示濃度，D表示離散系數，K表示線性衰減系數，C₂表示源/匯濃度；

A5、利用數值解法所述對流擴散模型對水質進行耦合計算；

A6、根據耦合結果對水域的環境水質進行分析；

A7、根據所述分析結果，利用水質生態模型模擬目標水域水動力及水質的變化趨勢，完成對河流數模的驗證。

6.根據權利要求5所述的多生境城市生態水系構建方法，其特征在于，所述步驟A5包括以下步驟：

A501、利用所述對流擴散模型計算第n+1時間步的某水質組分的濃度；

A502、根據所述步驟A501得到的濃度，計算得到由對流擴散引起的濃度梯度；

A503、利用所述對流擴散模型中水質模塊計算第n+1時間步的某水質組分的濃度；

A504、根據所述步驟A502得到的濃度，計算得到由水質過程引起的濃度梯度；

A505、根據所述步驟A502和A504得到的濃度梯度，計算得到總的濃度梯度；

A506、利用5階龍格-庫塔方法對所述總的濃度梯度積分求解，得到第n+1時間步的物質濃度，完成對水質的耦合計算。

7.根據權利要求5所述的多生境城市生態水系構建方法，其特征在于，所述步驟A7中的水質生態模型包括富營養化模塊以及水質模塊。