流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法技术

流域管网‑河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法，属于城市河流污染控制技术领域。本发明专利技术解决了采用现有河道模型不能够获得降雨汇流对河道水质变化影响规律的问题。本发明专利技术中管网模型与河道模型采用沿河雨水排放口作为中间条件进行耦合与关联，利用管网污水水力水质参数直接与河道模型中河流水力水质参数进行关联，根据雨水入河排放口的流量以及水质信息，确定污染物在河道的输入位置与总量，设定河道水质模拟时间跨度，得到设定时间段内的河道河水水位以及污染物浓度变化规律。本发明专利技术可以应用于降雨过程对河流水质影响的解析。

An analytical method for the influence of rainfall on river water quality based on the coupling of river network and channel model

The analytical method for the effect of rainfall on river water quality coupled with river network \u2011 channel model belongs to the technical field of urban river pollution control. The invention solves the problem that the existing river model can not obtain the influence rule of rainfall concentration on the change of river water quality. In the invention, the pipe network model and the river channel model are coupled and associated by taking the rainwater discharge outlet along the river as the intermediate condition, and the hydraulic water quality parameters of the pipe network sewage are directly associated with the river flow force water quality parameters in the river channel model. According to the flow and water quality information of the rainwater into the river discharge outlet, the input position and total amount of the pollutants in the river channel are determined, and the simulation time span of the river water quality is set The variation of river water level and pollutant concentration in a set period of time is obtained. The invention can be applied to the analysis of the influence of rainfall process on river water quality.

【技术实现步骤摘要】
流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法
本专利技术涉及降雨对河流水质影响解析方法，属于城市河流污染控制

技术介绍
河流污染问题是危害城市居民身体健康、影响人民生活质量的重要问题，其中降雨汇流是河流污染重要影响因素之一，因此，降雨对河流水质的影响解析，对于河流污染控制有着重要意义。国内外研究者针对河流污染物迁移转化规律进行过大量的研究，并在此基础上开发出多种河道模型对河道水质进行模拟，目前已开发的模型根据维度可分为一维模型、二维模型以及三维模型，按照研究尺度可分为河流模型及流域模型，其中不乏WASP(WaterQualityAnalysisSimulationProgram)、EFDC(TheEnvironmentalFluidDynamicsCode)及QUAL2E(河流综合水质模型)等许多已经广泛应用的模型，但是这些河道模型，不能模拟降雨汇流对河道水质的影响，降雨过程中河道水质分析只能依靠排放口水质水量监测数据。降雨过程中城市雨水归趋、在管网中的流态等相关领域则已经开发出SWMM、Infoworrks、MIKE等暴雨管理模型，能够对每一滴雨水的去处进行准确分析。由于河道模型与管网模型各自采用独立的参数体系，尽管都发展的相对成熟，但是尚缺少一种模型能够将降雨过程与河道水质变化有效关联起来，实现降雨汇流作用对河道污染物浓度变化影响作用规律的解析，更加精确地对降雨过程中河道水质状况进行模拟与预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决采用现有河道模型不能够获得降雨汇流对河道水质变化影响规律的问题，提供了流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法。本专利技术所述流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法，通过以下技术方案实现：获取降雨过程中流域管网模型的概化雨水入河排放口参数：将降雨强度与降雨时长信息输入流域管网模型对降雨过程中雨水径流去向进行模拟，全部雨水经地表径流后，分别获得蒸发、下渗、形成地表径流以及汇入管网的雨水占全部雨水的比例，并结合雨水中污染物种类以及污染物降解规律，解析流域管网模型的概化雨水入河排放口的流量以及水质信息；流域管网模型与河道模型的耦合：根据地图配准技术，构建流域管网模型的概化雨水入河排放口与地图实际排放口位置的关联关系，依据概化雨水入河排放口在地图中的坐标，定位概化雨水入河排放口在河道模型网格中的位置；依据河道模型的流量输入点参数信息的形式要求，对概化雨水入河排放口的流量以及水质信息进行自动化编辑，实现概化雨水入河排放口的参数信息由流域管网模型向河道模型的输入，在河道模型内重构概化雨水入河排放口的参数信息；根据流域内河道轮廓与走势信息，并结合河道地理信息，将河道进行数字化，即完成河道信息到河道模型的导入，优化河道基础信息数字化精度，提高模型运算速度；根据汇入河道的雨水流量信息以及水质信息(水质信息具体是指污染物信息)，确定污染物在河道的输入位置与总量，设定河道水质模拟时间跨度，得到设定时间段内的河道河水水位以及污染物浓度变化规律。本专利技术的有益效果是：本专利技术中利用流域管网模型耦合河道模型，实现降雨汇流对河流水质影响的解析，本专利技术方法具有操作简单、适用范围广、开发扩展性强的优点，具体如下：操作简单。本专利技术中管网模型与河道模型采用沿河雨水排放口作为中间条件进行耦合与关联，利用管网污水水力水质参数直接与河道模型中河流水力水质参数进行关联，而管网模型与河道模型结构间并无直接影响，不会破坏原有模型体系，可以在原有模型基础上直接进行耦合；并且通过封装技术可以将管网模型与河道模型整合形成独立耦合模型，统一进行参数设置，减少多模型、多参数设置的繁琐过程耗时。适用范围广。本专利技术中管网模型可对不同降雨强度及降雨时长条件下的雨水汇流作用进行模拟计算，不同雨水归趋方式占比受气象条件、地形地貌、土地利用类型不同影响，实际汇入各雨水排放口的雨水受区域内管网分布状况控制，适用范围包括大中小城市及村镇等；河道模型采用三维河流水质模型，基于正交化网格进行模型计算，可模拟范围包括河流、湖泊、近海等多种人工及自然水体，满足城市水体模拟需求；耦合模型可以对多种降雨条件下的城市河流、湖泊等多种水体水质变化情况进行模拟，适用范围广泛。开发扩展性强。本专利技术可直接输出降雨过程中城市河流实时水位水质状况数据，基于数据结果不但能够解析不同降雨强度的影响作用效果，而且便于二次开发，可以对数据结果进行深度解析与组合分析，结合实时气象状况等信息，深入挖掘数据意义，为降雨影响作用的深层解析提供基础。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法，具体包括以下步骤：获取降雨过程中流域管网模型的概化雨水入河排放口参数：将降雨强度与降雨时长信息输入流域管网模型对降雨过程中雨水径流去向进行模拟，全部雨水经地表径流后，分别获得蒸发、下渗、形成地表径流以及汇入管网的雨水占全部雨水的比例，并结合雨水中污染物种类以及污染物降解规律，解析流域管网模型的概化雨水入河排放口的流量以及水质信息；流域管网模型与河道模型的耦合：根据地图配准技术，构建流域管网模型的概化雨水入河排放口与地图实际排放口位置的关联关系，依据概化雨水入河排放口在地图中的坐标，定位概化雨水入河排放口在河道模型网格中的位置；依据河道模型的流量输入点参数信息的形式要求，对概化雨水入河排放口的流量以及水质信息进行自动化编辑，实现概化雨水入河排放口的参数信息由流域管网模型向河道模型的输入，在河道模型内重构概化雨水入河排放口的参数信息；根据流域内河道轮廓与走势信息，并结合河道地理信息，将河道进行数字化，即完成河道信息到河道模型的导入，优化河道基础信息数字化精度，提高模型运算速度；根据汇入河道的雨水流量信息以及水质信息(水质信息具体是指污染物信息)，确定污染物在河道的输入位置与总量，设定河道水质模拟时间跨度，得到设定时间段内的河道河水水位以及污染物浓度变化规律。概化雨水入河排放口是管网模型中设计的排放口，与现实中实际排放口位置不完全相同，目的是提高管网模型计算效率。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述流域管网模型具体为：根据流域内各种用地类型的分布，确定流域内各区域的雨水下渗比例；根据流域内管网分布状况以及地势变化情况，确定流域内雨水汇流情况；根据流域内各区域的雨水下渗比例、流域内管网的分布状况以及地势变化情况、流域内各管段以及检查井的信息，构建流域管网模型。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，所述流域管网内各管段以及检查井的相关信息，所述流域管网内各管段以及检查井的相关信息，具体为：各管段的信息包括：管段位置、管段长度、管段管径、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：/n获取降雨过程中流域管网模型的概化雨水入河排放口参数：/n将降雨强度与降雨时长信息输入流域管网模型对降雨过程中雨水径流去向进行模拟，全部雨水经地表径流后，分别获得蒸发、下渗、形成地表径流以及汇入管网的雨水占全部雨水的比例，并结合雨水中污染物种类以及污染物降解规律，解析流域管网模型的概化雨水入河排放口的流量以及水质信息；/n流域管网模型与河道模型的耦合：/n根据地图配准技术，构建流域管网模型的概化雨水入河排放口与地图实际排放口位置的关联关系，依据概化雨水入河排放口在地图中的坐标，定位概化雨水入河排放口在河道模型网格中的位置；依据河道模型的流量输入点参数信息的形式要求，对概化雨水入河排放口的流量以及水质信息进行自动化编辑，实现概化雨水入河排放口的参数信息由流域管网模型向河道模型的输入，在河道模型内重构概化雨水入河排放口的参数信息；/n根据流域内河道轮廓与走势信息，并结合河道地理信息，将河道进行数字化，即完成河道信息到河道模型的导入，根据汇入河道的雨水流量信息以及水质信息，确定污染物在河道的输入位置与总量，设定河道水质模拟时间跨度，得到设定时间段内的河道河水水位以及污染物浓度变化规律。/n...

【技术特征摘要】
1.流域管网-河道模型耦合的降雨对河流水质影响解析方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
获取降雨过程中流域管网模型的概化雨水入河排放口参数：
将降雨强度与降雨时长信息输入流域管网模型对降雨过程中雨水径流去向进行模拟，全部雨水经地表径流后，分别获得蒸发、下渗、形成地表径流以及汇入管网的雨水占全部雨水的比例，并结合雨水中污染物种类以及污染物降解规律，解析流域管网模型的概化雨水入河排放口的流量以及水质信息；
流域管网模型与河道模型的耦合：
根据地图配准技术，构建流域管网模型的概化雨水入河排放口与地图实际排放口位置的关联关系，依据概化雨水入河排放口在地图中的坐标，定位概化雨水入河排放口在河道模型网格中的位置；依据河道模型的流量输入点参数信息的形式要求，对概化雨水入河排放口的流量以及水质信息进行自动化编辑，实现概化雨水入河排放口的参数信息由流域管网模型向河道模型的输入，在河道模型内重构概化雨水入河排放口的参数信息；
根据流域内河道轮廓与走势信息，并结合河道地理信息，将河道进行数字化，即完成河道信息到河道模型的导入，根据汇入河道的雨水流量信息以及水质信息，确定污染物在河道的输入位置与总量，设定河道水质模拟时间跨度，得到设定时间段内的河道河水水位以及污染物浓度变...

【专利技术属性】
技术研发人员：田禹，李运东，张天奇，孙会航，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23