[發明專利]基于河湖水質限值的流域動態水環境容量計算方法及系統

有效

• 申請號: 202110558425.4
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113297814B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 夏瑞;陳焰;王強;王璐;賈蕊寧;張凱;楊中文;馬淑芹;王曉;后希康;段平洲;塔拉;張曉嬌
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/20;G06F111/10;G06F113/08
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 劉靜

1.一種基于河湖水質限值的流域動態水環境容量計算方法，其特征在于，包括：

獲取待計算流域的基礎數據，所述基礎數據包括：地理空間數據、污染源數據、水質監測數據、水文數據和氣象數據；

根據地理空間數據及氣象數據，劃分待計算流域為若干產匯流單元，基于基礎數據構建流域分布式水文模型，根據實測流量數據對流域分布式水文模型進行率定，直到流域分布式水文模型滿足精度要求；

利用預設轉換模型，將流域分布式水文模型與一維水質模型進行耦合，得到流域分布式水量水質模型，通過DTVGM模型構建流域分布式水量水質模型，根據水質實測數據對流域分布式水量水質模型進行率定，直到流域分布式水量水質模型滿足精度要求，并利用所述流域分布式水量水質模型計算各產匯流單元出口水質濃度，其中，預設轉換模型包括：流量流速轉換模型、污染負荷分配模型；水量水質平衡的過程：

產匯流單元水文平衡的方程：

ΔV_i＝Q_i-1+R_i+Q_ai-q_i-Q_i

產匯流單元水質濃度平衡的方程：

其中，ΔV_i為單元i在時段內的蓄水量變化量；Q_i-1和Q_i分別為單元匯入和流出水量；q_i為人類取用水量；R_i為單元i的區間產水量；Q_ai為支流匯入量，V_i為單元i的蓄水量；C_Ri為區間產流中的污染物濃度；C_ai為支流水質濃度；C_i-1和C_i分別為單元輸入和輸出的水質濃度；C_qi為人類取用水污染物濃度；W_p為單位i點源污染負荷總和；W_d為單元體內污染物降解量；

單元體內污染物降解量包括：上游輸入污染物降解量W_dS，支流輸入污染物降解量W_dZ，點源污染物降解量W_dP，面源污染物降解量W_dM，

分別通過以下公式計算單元體內污染物降解量：

其中，K表示污染物降解的速率常數，Q_aij為第j條支流流量；C_aij為第j條支流污染物濃度；L_j為第j條支流進入匯口距離河段末的距離；TL為河段總長；W_dG為概化排污口污染物降解量；L_G為概化排污口距離河段末距離；u為河流平均流速；

利用基礎數據構建河湖水質響應模型，根據預設河湖水質觀測數據對河湖水質響應模型進行率定，直到河湖水質響應模型滿足精度要求，并利用所述河湖水質響應模型計算滿足湖泊水質標準條件的河流入湖水質限值；

根據各產匯流單元出口水質濃度及河流入湖水質限值，計算各產匯流單元的動態水環境容量及流域的動態水環境容量，通過以下公式計算各產匯流單元的動態水環境容量：

其中，K表示污染物降解的速率常數，C_si表示水質限值。

2.根據權利要求1所述的基于河湖水質限值的流域動態水環境容量計算方法，其特征在于，所述利用預設轉換模型，將流域分布式水文模型與一維水質模型進行耦合，得到流域分布式水量水質模型的步驟之前，還包括：

對待計算流域的點源和非點源進行統計，并分配至流域分布式水量模型的各個產匯流單元。

3.根據權利要求1所述的基于河湖水質限值的流域動態水環境容量計算方法，其特征在于，利用基礎數據構建河湖水質響應模型的過程，包括：根據模擬指標的要求選取對應的模型，并設置該模型的全局參數、局部參數及支流參數來構建河湖水質響應模型；其中，

全局參數包括：流域范圍的降雨量、蒸發量、水位變化以及大氣外部負荷；

局部參數包括：湖區的水體表面積、湖區平均深度、混合層深度、非藻類濁度以及湖區的平均水質；

支流參數包括：入湖支流的流域面積、入湖流量及入湖水質濃度。