【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水环境监测及管理，尤其涉及一种河道水环境目标动态管理方法，具体是一种基于降雨-产流-入河面源污染数据库的河道水环境目标动态管理方法。
技术介绍
1、随着经济社会的发展，强人类活动对河道水环境质量变化产生明显影响，部分地区河道水环境呈现出阶段性、季节性超标的特点，随着国家对水质控制断面达标率的考核逐渐加强，基于断面达标的水环境动态管理逐渐成为我国水环境保护的重要研究内容。
2、河道断面水质预测、排污量动态管理的目的是在变化的水文气象条件下，通过建立入河污染物和水质的响应关系，预测未来某一时期的河道断面处水体的污染物浓度，通过动态的调整入河污染物量使得河道上的水质控制断面不出现超标现象。
3、常见的入河污染物类型有点源污染、面源污染和内源污染，其中点源污染和内源污染由于排放形式固定，排放的污染物量计算简单。面源污染分布范围广，污染河道水质的途径为降雨径流挟带入河，排污量动态管理的难点是如何在变化的气象条件下，将面源污染年排放总量在年内逐日进行分配，从而保证入河污染物量与河道水质污染物浓度之间保持精确、动态的响应关系，这关系着整个水环境动态管理的有效性、科学性、准确性。
4、关于水环境动态管理方法目前开展了一些研究但存在不足之处。如公开号为cn112883644a的专利申请公开了一种动态水环境管理方法，实现了企业污染动态排放与水质控制断面管理的反馈机制，但是对除企业以外的入河污染源考虑不足。又如公开号为cn108287950a的专利申请公开了一种基于控制单元水环境质量目标管理的水质模拟
5、雨源型河道指的是河道流量基本来源于降雨，未发生降雨时，河道易出现干涸断流的现象，因此雨源型河道的面源污染分配与降雨量息息相关。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种河道水环境目标动态管理方法，具体是基于降雨-产流-入河面源污染数据库的河道水环境目标动态管理方法，建立变化条件下雨源型河道的污染物入河量与水质响应关系，实现河道断面水质预测以及排污量动态管理的科学性，达到了河道水环境目标动态管理效果。
2、为实现上述目的，本专利技术所提出的一种河道水环境目标动态管理方法，包括如下步骤：
3、s1、基础资料收集：收集研究区域内河道流域范围内基础资料；
4、s2、构建河道水动力水质模型：根据步骤s1中收集的资料构建河道水动力水质模型；
5、s3、子汇水单元划分：根据步骤s1中收集的资料划分流域内子汇水单元；
6、s4、设置子汇水单元的水文循环特性；
7、s5、子汇水单元连接模型：将步骤s4中设置好水文循环特性的各子汇水单元与步骤s2中构建的河道水动力水质模型进行链接；
8、s6、构建河道降雨-产流数据库“p-r”；
9、s7、构建入河面源污染物数据库“w”；
10、s8、构建降雨-产流-入河面源污染物数据库“p-r-w”；
11、s9、读取s8构建的各子汇水单元降雨-产流-面源数据库中某组数据输入进河道水动力水质模型中，模型运行演算后即可得到河道内任意位置处的水动力和水质情况；
12、s10、根据气象预报设置降雨值，在预先构建的降雨-产流-入河面源污染物数据库中筛选对应的产流和污染物分配结果加载进河道水动力水质模型中进行计算，模拟得到河道内任意位置处水质情况；
13、s11、若s10中模拟结果出现河道水质不达标情况时，通过调整入河的点源污染量重复进行运算，直至水质出现达标，此时调整得到的输入的点源污染浓度即为控制浓度。
14、优选的，在步骤s1中，基础资料包括流域水系图、历史逐日降雨、蒸发数据、各类型污染源分布及数量、流域地形图、流域dem数据、河道地形、河道水位、工业企业排污口位置、河道历史水质数据、流域内土壤类型、植被类型、下垫面类型。
15、优选的，在步骤s6中，构建河道降雨-产流数据库“p-r”时，预先设定若干个数值不同降雨量组成集合p，将每个雨量分别输入步骤s5构建的模型中进行计算，则可得到各个子汇水单元在相应的降雨量条件下对应的产流量集合r，从而组合得到数据库p-r。
16、优选的，在步骤s2中，构建的河道水动力水质模型的控制方程为一维圣维南方程：
17、连续方程为：
18、动量方程为：
19、式中：x、t分别为计算点空间和时间的坐标，a为过水断面面积，q为过流流量，h为水位，q为旁侧入流流量，r为水力半径，α为动量校正系数，g为重力加速度；
20、水质模型的控制方程为一维对流扩散方程：
21、
22、式中：a为断面过水面积；q为断面过水流量；q1为水量的源汇项，表示由于排水或者引水引起的源汇项；α1为动能系数；h为断面水深；i为河底坡降；j为摩阻比降；其中n为糙率；r为水力半径；c为污染物的断面平均浓度；ex为一维扩散系数；k为污染物降解系数；s1为河床底泥释放速率；s2为点源排放造成的源汇项。
23、优选的，在步骤s3中，利用s1收集到的流域地形图或流域dem数据划分流域内子汇水单元；依据降雨时产生径流的汇流路径，将具有相同流向终点的区域则可划分为同一个子汇水单元。
24、优选的，在步骤s4中，根据步骤s1收集到的流域内土壤类型、植被类型、下垫面类型设置子汇水单元的水文循环特性，并把流域分成地表储水层、土壤或植物根区储水层和地下水储水层3个储水层，以不同储水层间的水力联系为纽带，实现产流模拟，达到从降雨到形成径流的模拟。
25、优选的，在所述地表储水层中，当地表储水量大于地表最大储水量时，超出的这部分中的一部分形成坡面流，一部分下渗形成壤中流；
26、其中坡面流计算公式为：
27、
28、壤中流其计算公式为：
29、
30、式中：cqof为坡面流汇流系数；l/lmax为根区储水层土壤相对含水量；tof为坡面流产流临界值；pn为净降雨，mm/day；ckif为壤中流汇流系数，h；tif为壤中流产流临界值；u为地表储水层含水量，mm。
31、优选的，所述土壤或植物根区储水层位于地表储水层和地下储水层之间，该层含水率的变化与地表储水层坡面流和地下水交换的计算公式为：
32、dl＝(pn-qof)-g；
33、式中：pn为净降雨，mm/day；qof为坡面流；g为地下水补充。
34、如权利要求8所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，所述地下水储水层水位变化计算公式为：
35、
36、
37、式中：g为地下水补给，pn为净降雨，mm/d本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤S1中，基础资料包括流域水系图、历史逐日降雨、蒸发数据、各类型污染源分布及数量、流域地形图、流域DEM数据、河道地形、河道水位、工业企业排污口位置、河道历史水质数据、流域内土壤类型、植被类型、下垫面类型。
3.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤S6中，构建河道降雨-产流数据库“P-R”时，预先设定若干个数值不同降雨量组成集合P，将每个雨量分别输入步骤S5构建的模型中进行计算，则可得到各个子汇水单元在相应的降雨量条件下对应的产流量集合R，从而组合得到数据库P-R。
4.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤S2中，构建的河道水动力水质模型的控制方程为一维圣维南方程：
5.如权利要求2所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤S3中，利用S1收集到的流域地形图或流域DEM数据划分流域内子汇水单元；依据降雨时产生径流的汇流路径，
6.如权利要求2所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤S4中，根据步骤S1收集到的流域内土壤类型、植被类型、下垫面类型设置子汇水单元的水文循环特性，并把流域分成地表储水层、土壤或植物根区储水层和地下水储水层3个储水层，以不同储水层间的水力联系为纽带，实现产流模拟，达到从降雨到形成径流的模拟。
7.如权利要求6所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在所述地表储水层中，当地表储水量大于地表最大储水量时，超出的这部分中的一部分形成坡面流，一部分下渗形成壤中流；
8.如权利要求7所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，所述土壤或植物根区储水层位于地表储水层和地下储水层之间，该层含水率的变化与地表储水层坡面流和地下水交换的计算公式为：
9.如权利要求8所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，所述地下水储水层水位变化计算公式为：
10.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在所述步骤S8构建降雨-产流-入河面源污染物数据库“P-R-W”时，分配污染物总量时按单次降雨量在全年降雨量总量的占比进行划分，分配公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤s1中，基础资料包括流域水系图、历史逐日降雨、蒸发数据、各类型污染源分布及数量、流域地形图、流域dem数据、河道地形、河道水位、工业企业排污口位置、河道历史水质数据、流域内土壤类型、植被类型、下垫面类型。
3.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤s6中，构建河道降雨-产流数据库“p-r”时，预先设定若干个数值不同降雨量组成集合p，将每个雨量分别输入步骤s5构建的模型中进行计算，则可得到各个子汇水单元在相应的降雨量条件下对应的产流量集合r，从而组合得到数据库p-r。
4.如权利要求1所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤s2中，构建的河道水动力水质模型的控制方程为一维圣维南方程：
5.如权利要求2所述的一种河道水环境目标动态管理方法，其特征在于，在步骤s3中，利用s1收集到的流域地形图或流域dem数据划分流域内子汇水单元；依据降雨时产生径流的汇流路径，将具有相同流向终点的区域则可划分为同一个子汇水单元。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖厅厅，罗超，李延孟，张亚，夏云龙，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。