基于水动力-水环境-水生生物的生态需水计算方法技术

本发明专利技术公开基于水动力

【技术实现步骤摘要】
基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法


[0001]本专利技术涉及基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，属于生态需求


技术介绍

[0002]随着社会经济快速发展，各种生态环境问题频繁发生，生态安全和水资源安全受到威胁。河流生态系统损害与人类不断增加的河流生态系统服务功能需求间的矛盾越发尖锐。将水与生态研究相结合，保障生态需水是维系河流生态功能、促进水资源可持续发展的重要举措。河流生态需水研究最早起始于20世纪40年代，学者们开始关注河流最小环境流量研究。
[0003]目前，河流生态需水计算方法主要分为四类：历史流量法、水力定额法、栖息地定额法和整体分析法。生态需水计算方法很多，由于生态系统的复杂性以及人类对河流生态系统认识有限，仍缺乏令人满意的通用方法。联系水文和生态是一门复杂的科学，水流影响水生态系统的水文状况、水质、含沙量、栖息地和生物间的相互作用等。在实际生态需水研究中，需要结合地区水文、生态特性，综合考虑各影响因素。现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，包含如下步骤：基于收集的河道基础资料，构建MIKE 11水动力模型；利用污染物排放资料和河流输沙量资料，构建水质模型和泥沙模型；校验MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型是否合格，若MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型不合格则结束运行；利用MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型模拟输出河道的断面流量、断面平均流速、断面平均水位、水质和泥沙变化；依据模拟输出河道的断面流量、断面平均流速、断面平均水位、水质、泥沙变化、水质需求和输沙需求，确定选取出的重点控制断面的逐月水质需水量和逐月输沙需水量；基于鱼类生存的适宜水位和鱼类生存的适宜流速范围，确定逐月水生生物需水量；综合逐月水质需水量、逐月输沙需水量和逐月水生生物需水量，得到河流满足多目标生态需求的适宜生态需水。2.根据权利要求1所述的基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，构建的MIKE 11水动力模型的表达式为：11水动力模型的表达式为：式中，Q表示断面流量；A表示过水面积；Z表示断面平均水位；C表示谢才系数；q表示侧向入流；g表示重力加速度；R表示水力半径；α表示动量修正系数；x表示河段里程；t表示时间。3.根据权利要求1所述的基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，水质模型的表达式为：式中，Q表示断面流量；E为污染物浓度；D为扩散系数；K为污染物线性衰减系数；E
y
为各源汇项的污染物浓度；q表示侧向入流；泥沙模型的表达式为：式中，Φ为无量纲输沙率，Θ为无量纲河床总剪切应力；f为摩擦系数。4.根据权利要求1所述的基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，校验MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型是否合格，若MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型不合格则结束运行，通过以下步骤实现：依据控制水文站划分子流域，利用历史实测日降雨、历史实测日蒸发和历史实测还原后日径流校验MIKE 11水动力模型是否合格；将水质模型、泥沙模型与MIKE 11水动力模型耦合，将排污口的污水流量和污染物浓度输入水质模型，利用水质模型模拟输出河道重点控制断面处污染物浓度；将泥沙汇入口每秒输沙量输入泥沙模型，利用泥沙模型模拟输出河道重点控制断面处含沙量；若模拟的河道污染物浓度和实际污染物浓度监测数据的相对误差低于设定阈值，且断
面含沙量数据和模拟的含沙量变化的相对误差低于设定阈值，则判定水质模型和泥沙模型合格。5.根据权利要求4所述的基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，依据控制水文站划分子流域，利用历史实测日降雨、历史实测日蒸发和历史实测还原后日径流校验MIKE 11水动力模型是否合格，通过以下步骤实现：将历史日实测降雨和历史实测日蒸发输入MIKE11水动力模型中，MIKE11水动力模型模拟输出的重点控制断面处日径流；利用纳什效率系数计算模型误差NSE：式中：为第t日历史实测还原后日径流，为第t日MIKE11水动力模型模拟输出的重点控制断面处日径流，为T天内历史实测还原后日径流的均值；若NSE≥0，则判定MIKE11水动力模型合格，否则判定MIKE11水动力模型不合格。6.根据权利要求1所述的基于水动力
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水环境
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水生生物的生态需水计算方法，其特征在于，利用MIKE 11水动力模型、水质模型和泥沙模型模拟输出河道的断面流量、断面平均流速、断面平均水位、水质和泥沙变化；依据模拟输出河道的断面流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：董增川，吴淑君，石晴宜，钟加星，马嘉忆，卢嘉琪，苏莹，吉健佑，张天衍，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
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