水库淤沙净碳排放量核算方法、系统、存储介质和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种水库淤沙净碳排放量核算方法、系统、存储介质和设备，其中水库淤沙净碳排放量核算方法通过推算未建库情景下河道淤沙的二氧化碳排放当量和未建库情景下河口淤沙的二氧化碳排放当量，得到未建库情景下的总二氧化碳排放当量；通过计算水库的二氧化碳排放当量、修建水库后河道淤沙的二氧化碳排放当量和修建水库后河口淤沙的二氧化碳排放当量，得到建库情景下的总二氧化碳排放当量；从而计算水库淤沙净碳排放量。该方法在水库建成后基于水库、河流、河口的基本参数和碳迁移转化相关参数对水库淤沙净碳排放量进行客观量化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
水库淤沙净碳排放量核算方法、系统、存储介质和设备


[0001]本专利技术涉及水生态环境领域，具体涉及一种水库淤沙净碳排放量核算方法。

技术介绍

[0002]河流每年向海洋输送了大量泥沙，河流筑坝蓄水后将河道转变为水库，使河流水文情势发生改变；上游泥沙携带大量有机质在库内沉积分解，并且底部的厌氧环境为产甲烷菌提供了良好的场所，水库底部沉积物是水库中温室气体的主要产生场所，产生的二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)使得水库淤沙形成了碳排放热区，引发了“水电绿色与否”的广泛争议。但是，水库未建设情景下，泥沙携带有机碳仍会在河道输送过程中和河口沉积后分解，产生大量CO2与CH4。仅基于水库碳排放观测结果，并不能客观评价建造水库后淤积泥沙的净碳排量的变化。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术提供了一种水库淤沙净碳排放量核算方法，该方法在水库建成后基于水库、河流、河口的基本参数和碳迁移转化相关参数对水库淤沙净碳排放量进行客观量化。
[0004]技术方案：本专利技术一方面公开了一种水库淤沙净碳排放量核算方法，包括步骤：
[0005]S1、推算未建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP1，具体步骤为：
[0006]S11、根据河道水力停留时间WRT
Ri
和河流有机碳通量C0推算未建库情景下输入河口有机碳的量口有机碳的量
[0007]其中K
OC
为有机碳在河道中的降解系数，K
OC
＝0.3829
×
(WRT
Ri
)
‑
0.45
；
[0008]S12、推算未建库情景下河道淤沙的二氧化碳排放当量
[0009][0010]其中X
Ri
是河道环境中碳排放CH4/CO2值，K是CH4的CO2
‑
eq换算系数；
[0011]S13、推算未建库情景下有机碳在河口中分解率
[0012]S14、推算未建库情景下河口淤沙的二氧化碳排放当量
[0013][0014]X
Es
是河口环境中碳排放CH4/CO2值；
[0015]S15、得到未建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP1：
[0016][0017]S2、推算修建水库后的总二氧化碳排放当量GWP2，具体步骤为：
[0018]S21、计算水库的二氧化碳排放当量
[0019][0020]其中K
Re
为有机碳在水库中的拦截系数，WRT
Re
为水库的水力停留时间，yr；V
Re
为水库库容，m3；D
Re
为水库下泄流量，m3/s；k
Re
为有机碳在水库中的分解率，X
Re
为水库环境碳排放CH4/CO2值；
[0021]S22、计算修建水库后河道淤沙的二氧化碳排放当量
[0022][0023]其中为建库情景下输入河道有机碳的量，
[0024]为建库情景下输入河口有机碳的量，t，
[0025]S23、计算修建水库后河口淤沙的二氧化碳排放当量
[0026][0027]其中为建库情景下有机碳在河口中分解率；
[0028]S24、得到建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP2：
[0029][0030]S3、水库淤沙净碳排放量GWP0为：GWP0＝GWP2‑
GWP1。
[0031]进一步地，所述河流有机碳通量C0为河流泥沙通量与有机碳含量的乘积；所述有机碳含量的测定方法包括步骤：
[0032]采集河流中的泥沙并低温冷冻保存，经过冷冻干燥机真空干燥后用盐酸熏蒸去除无机碳组分，用锡舟包裹泥沙制成样品，将样品在CHNOS元素分析仪上测定有机碳含量；
[0033]所述CHNOS元素分析仪在使用前以乙酰苯胺为标准样品，先经过三次空白进样，三次标准样品未称重情况下运行进样，三次标准样品称重进样来检查精密程度。
[0034]进一步地，所述河道水力停留时间WRT
Ri
的计算为如下方式之一：
[0035]方式一：
[0036]其中s为河流长度，v为河流流速；
[0037]方式二：
[0038]其中h为水库海拔高度，α为建库河流坡降，D
Re
为水库下泄流量。
[0039]进一步地，河道环境中碳排放CH4/CO2值X
Ri
的测定步骤为：
[0040]A1、采用气相色谱测定河道水面CO2浓度和水面CH4浓度
[0041]A2、在河道中吸取体积为V
W
的液体并置入容器中，再充入体积为V
h
的高纯氮气或者已知气体浓度空气，剧烈震荡2min，平衡放置2h后，采用气相色谱分析测定顶空中CO2气体浓度和CH4气体浓度
[0042]计算平衡后CO2的理论浓度的理论浓度
[0043]其中为CO2的亨利常数系数，取值为3.491
×
10
‑2molL
‑1atm
‑1，为顶空中CO2分压；
[0044]计算平衡后CH4的理论浓度的理论浓度
[0045]其中为CH4的Bunsen常数，取值为0.0319；
[0046]A3、监测水面上方z处的风速U
z
，并换算为水面上方10m处风速U
10
：
[0047][0048]其中C
d10
为10m时的阻力系数，取0.0013；k为Von Karman常数，取0.41；
[0049]计算CO2的传质系数的传质系数
[0050]计算CH4的传质系数的传质系数
[0051]其中K
600
＝2.07+0.215(U
10
)
1.7
，和分别为CO2和CH4在测定温度为t时的Schmidt常数，对淡水而言，按下式进行计算：
[0052][0053][0054]当U
10
≤3.7时n＝
‑
2/3，当U
10
＞3.7时n＝
‑
1/2；
[0055]A4、分别计算CO2和CH4的扩散通量和
[0056][0057][0058]得到河道环境中碳排放CH4/CO2值X
Ri
：
[0059]进一步地，所述河口环境中碳排放CH4/CO2值X
Es
的测定步骤为：
[0060]将静态箱放置在河口的水面上，打开取气口，使内外压力平衡，采样前10s开启箱内风扇；每间隔5min，用针筒抽取箱内气体20mL，储存于真空样品瓶中；每个采样点取样5次；采用气相色谱仪测量每个气体样品中CO2和CH4的浓度；基于线性拟合，计算静态箱箱体内CO2和CH4浓度变化速率和得到河口环境中碳排放CH4/CO2值X
Es本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水库淤沙净碳排放量核算方法，其特征在于，包括步骤：S1、推算未建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP1，具体步骤为：S11、根据河道水力停留时间WRT
Ri
和河流有机碳通量C0推算未建库情景下输入河口有机碳的量其中K
OC
为有机碳在河道中的降解系数，K
OC
＝0.3829
×
(WRT
Ri
)
‑
0.45
；S12、推算未建库情景下河道淤沙的二氧化碳排放当量S12、推算未建库情景下河道淤沙的二氧化碳排放当量其中X
Ri
是河道环境中碳排放CH4/CO2值，K是CH4的CO2
‑
eq换算系数；S13、推算未建库情景下有机碳在河口中分解率S14、推算未建库情景下河口淤沙的二氧化碳排放当量S14、推算未建库情景下河口淤沙的二氧化碳排放当量X
Es
是河口环境中碳排放CH4/CO2值；S15、得到未建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP1：S2、推算修建水库后的总二氧化碳排放当量GWP2，具体步骤为：S21、计算水库的二氧化碳排放当量S21、计算水库的二氧化碳排放当量其中K
Re
为有机碳在水库中的拦截系数，WRT
Re
为水库的水力停留时间；V
Re
为水库库容；D
Re
为水库下泄流量；k
Re
为有机碳在水库中的分解率，X
Re
为水库环境碳排放CH4/CO2值；S22、计算修建水库后河道淤沙的二氧化碳排放当量S22、计算修建水库后河道淤沙的二氧化碳排放当量其中为建库情景下输入河道有机碳的量，为建库情景下输入河道有机碳的量，为建库情景下输入河口有机碳的量，S23、计算修建水库后河口淤沙的二氧化碳排放当量
其中为建库情景下有机碳在河口中分解率；S24、得到建库情景下的总二氧化碳排放当量GWP2：S3、水库淤沙净碳排放量GWP0为：GWP0＝GWP2‑
GWP1。2.根据权利要求1所述的水库淤沙净碳排放量核算方法，其特征在于，所述河流有机碳通量C0为河流泥沙通量与有机碳含量的乘积；所述有机碳含量的测定方法包括步骤：采集河流中的泥沙，并低温冷冻保存，经过冷冻干燥机真空干燥后用盐酸熏蒸去除无机碳组分，用锡舟包裹泥沙制成样品，将样品在CHNOS元素分析仪上测定有机碳含量；所述CHNOS元素分析仪在使用前以乙酰苯胺为标准样品，先经过三次空白进样，三次标准样品未称重情况下运行进样，三次标准样品称重进样来检查精密程度。3.根据权利要求1所述的水库淤沙净碳排放量核算方法，其特征在于，所述河道水力停留时间WRT
Ri
的计算为如下方式之一：方式一：其中s为河流长度，v为河流流速；方式二：其中h为水库海拔高度，α为建库河流坡降，D
Re
为水库下泄流量。4.根据权利要求1所述的水库淤沙净碳排放量核算方法，其特征在于，河道环境中碳排放CH4/CO2值X
Ri
的测定步骤为：A1、采用气相色谱测定河道水面CO2浓度和水面CH4浓度A2、在河道中吸取体积为V
W
的液体并置入容器中，再充入体积为V
h
的高纯氮气或者已知气体浓度空气，剧烈震荡2min，平衡放置2h后，采用气相色谱分析测定顶空中CO2气体浓度和CH4气体浓度计算平衡后CO2的理论浓度其中为CO2的亨利常数系数，取值为3.491

【专利技术属性】
技术研发人员：施文卿，邢冉，秦伯强，朱琳，王家一，刘博毅，张欣芝，张朝阳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：