一种基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移与分布计算方法技术

本发明专利技术提供一种基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移与分布计算方法，包括以下步骤：选择典型断面，现场测定断面泥沙颗粒级配、含沙量及水体流速；根据泥沙浓度等计算校核单组份泥沙沉降速率，通过颗粒级配合成得到全粒径悬浮泥沙沉降速率；根据泥沙沉降速率和泥沙沉降概率函数，分析颗粒态磷输移轨迹；以分相模型为基础，通过室内实验确定不同粒径分组泥沙即不同含沙量对吸附相磷的函数关系；将泥沙级配分组信息及全粒径悬浮泥沙沉降速率引入水动力水质模型，分析颗粒磷与溶解相磷的输送过程及分配特征。该方法实现了对全粒径泥沙颗粒磷输移轨迹、沉降速率及固液两相分配的数值分析。沉降速率及固液两相分配的数值分析。沉降速率及固液两相分配的数值分析。

【技术实现步骤摘要】
一种基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移与分布计算方法


[0001]本专利技术涉及水环境模拟与调控领域，具体是一种基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移与分布计算方法。

技术介绍

[0002]泥沙运动状态、颗粒级配和污染物吸附特征的变化直接关系到污染物的含量以及赋存形态。水中的磷可以分为可溶态和颗粒态，磷伴随着泥沙在水体中的运动而迁移。一方面，颗粒态磷随泥沙沉降到底床中，减小了赋存于水体中的污染物量，在一定条件下沉积在底床的污染物随着冲刷泥沙重新进入水体；另一方面，当水化学、水动力等外部条件发生改变，泥沙上的吸附相磷会与水体溶解相磷发生动态交换，水体中悬浮泥沙的运动、输移直接影响着磷在固
‑
液两相间的分配关系和时空分布。泥沙是一种宽级配、多粒径组成的混合体，其粒径组成是影响沉降速率和污染物吸附解吸速率的主要因素之一。
[0003]河流泥沙磷输移过程的数学模型是解决水库工程管理问题的有效工具。最早模拟泥沙水质影响的是Thomas模型，随后有Velez
‑
Gannon模型、Dobbins
‑r/>Comp模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移与分布计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取典型断面，现场测量地形数据，同步测定悬浮泥沙浓度S、水温T、流速U，所述地形数据包括河宽B、水深H，采用原位激光粒度仪实时监测泥沙颗粒级配等变化；步骤2：以分组泥沙颗粒粒径尺寸大小初步判断流态，根据流态计算泥沙颗粒沉速，后通过计算雷诺数反证所判断流态是否正确，若不属于判别流层，则假定另一流态计算沉速，直到算出正确结果，根据悬浮泥沙浓度对泥沙群体沉速进行修正，并合成得到不同粒径分组泥沙沉速；步骤3：根据全粒径泥沙沉速，由泥沙沉降概率密度函数计算颗粒磷沉降概率；步骤4：根据颗粒磷沉降概率及合成后的全粒径颗粒沉降速率，计算颗粒磷沉降前的输移距离；步骤5：通过室内实验分别得到不同粒级分组下泥沙吸附速率k
p
及不同悬浮泥沙浓度下泥沙吸附速率k
S
，通过多项式拟合得到综合吸附速率k
α
；步骤6：采用磷分相输移模型分析溶解相磷及吸附相磷沿程变化，提取特定断面数据，得到磷分布特征，根据两种形态磷的比例得到溶解相磷及吸附相磷分配特征。2.如权利要求1所述的基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移模型构建方法，其特征在于：步骤2中采用公式(7)对泥沙群体沉速进行修正，采用公式(8)合成得到不同粒径分组泥沙沉速：速：式中，为泥沙群体沉速；P
i
为第i组粒径所占百分比；ω
i
为第i组粒径泥沙沉速；ω
S0
为泥沙颗粒在实验条件下的沉速，S
f
为实验条件下的悬沙浓度，α是一个与雷诺数有关的系数。3.如权利要求1所述的基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移模型构建方法，其特征在于：步骤3具体包括：模型假定泥沙颗粒沉降到底部时会以一定的概率沉降下来，其沉降概率在0～1之间变化，泥沙颗粒运动速度服从Gauss正态分布，分布密度函数为：式中x为颗粒速度；u为均值；σ为标准差，颗粒磷与泥沙相互依存，将Gauss分布密度函数积分，得颗粒态磷沉降概率函数：式中，Ps为颗粒态磷沉降概率；x为泥沙颗粒速度；ω为颗粒磷沉速，即全粒径泥沙沉速；σ
ν
为垂向紊动强度标准差。4.如权利要求1所述的基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移模型构建方法，其特征在于：步
骤(4)中通过式(11)计算颗粒磷沉降前的输移距离：泥沙颗粒在水流垂线平均流速及沉速ω之下，由距河床为h处沉降至河底时纵向输移距离为：式中L
c
为泥沙落淤纵向输移距离；ω为沉速；为水流垂线平均流速；β为泥沙颗粒与水流紊动跟随性的参数。5.如权利要求1所述的基于悬浮泥沙沉降概率的磷输移模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤显强，黎睿，靖争，王丹阳，吴兴华，李媛，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：