【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水质预测，尤其涉及一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法。
技术介绍
1、近年来，我国输水工程渠道出现了着生藻异常增殖的现象，着生藻异常增殖并脱落后往往会堵塞取水口及其他水利设施，影响输水工程的工程安全和供水安全。此外，若脱落的着生藻未能及时打捞，长时间漂浮于输水渠道中，会恶化水体水质，影响了输水工程的水质安全。因此，预测着生藻的生长脱落情况并采取相应措施，对保证输水工程的工程安全、供水安全以及水质安全具有重要意义。
2、现有的针对着生藻生长脱落的研究大多停留在定性分析层面，而定量模拟预测着生藻生长脱落的研究较少。目前现有技术已建立了着生藻的生长-迁移模型，但主要关注藻类自身的生长过程，考虑的影响因子较为单一。而在实际情况中，着生藻的生长会受到多种因素的影响，因此如何更加精确的预测着生藻的生长脱落情况是本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，以解决上述技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术公开一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤1、研究区域水动力模拟：收集研究区域的上游流量边界数据、下游水位边界数据、断面尺寸数据，根据断面尺寸数据搭建研究区域水动力模型，进行研究区域水动力模拟，水动力模型的输入为上游流量边界数据、下游水位边界数据，输出为流速数据；根据模拟值与实测值的差别调整糙率，
5、步骤2、研究区域水质模拟：收集研究区域的污染物源、汇的边界数据，搭建研究区域水质模型，进行研究区域水质模拟，水质模型输入为污染物源、汇的边界数据，在水动力模拟基础上进行水质模拟输出营养盐数据；根据模拟值与实测值的差别不断调整各营养盐降解系数，率定出各营养盐降解系数；
6、步骤3、研究区域着生藻生长脱落情况模拟：具体包括以下步骤：
7、步骤31、构建着生藻生长脱落控制方程：
8、
9、式中，kg为生长因子，d-1；kr为呼吸因子，d-1；ks为冲刷因子，d-1；a为着生藻生物量，mg/m2；t为时间，d；
10、步骤32、计算生长因子：
11、kg＝kg，maxφtφnφlφx (2)
12、式中，kg，max为无限制最大生长速率，d-1；φt为无量纲温度限制因子；φn为无量纲养分限制因子；φl无量纲光照限制因子；φx为无量纲空间限制因子；
13、步骤33、计算呼吸因子：
14、kr＝krd+krl (4)
15、式中，krd为夜呼吸速率，d-1；krl为日呼吸速率，d-1；
16、步骤34、计算冲刷因子：
17、ks＝ψks，max+ksb (5)
18、式中，ks，max为最大速度引起的冲刷率，d-1；ψ为无量纲因子；ksb为基础冲刷率，d-1；
19、步骤35、求解着生藻生长脱落控制方程：
20、根据计算得到的生长因子、呼吸因子、冲刷因子求解着生藻生长脱落控制方程，最终得到着生藻生物量，即模拟预测着生藻生长脱落情况。
21、进一步的是，步骤32中所述无量纲养分限制因子φn根据水质模拟输出的营养盐数据计算得到；所述无限制最大生长速率kg，max、无量纲温度限制因子φt、无量纲光照限制因子φl、无量纲空间限制因子φx通过参数率定方法进行率定；
22、所述参数率定方法的具体率定步骤为：
23、1)根据经验得到待率定参数的先验概率密度分布；
24、2)对待率定参数的先验概率密度分布加入噪声，构建待率定参数的后验概率密度分布：
25、
26、式中，p(x|y)为待率定参数x的后验概率密度分布，表示获得观测值y后参数x的分布规律；p(x)为先验概率密度分布，表示凭资料及经验获得的待率定参数x的分布规律；p(y|x)为似然函数，表示模拟结果与观测数据的拟合程度；
27、3)对待率定参数的后验概率密度分布进行抽样得到待率定参数的概率分布，进而得到最终的参数率定值。
28、进一步的是，步骤33中所述夜呼吸速率krd、日呼吸速率krl均参考常用取值，krd取0.09，krl取0.285。
29、进一步的是，步骤34中所述最大速度引起的冲刷率ks，max、基础冲刷率ksb根据水动力模拟输出的流速数据计算得到；无量纲因子ψ参考常用取值，取0.5。
30、本专利技术的有益效果是：本专利技术所述的一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，充分考虑了水动力、水质、水生态、气象等多方面的影响因素，耦合了水动力模型、水质模型以及着生藻生长脱落模型，能够完成研究区域水动力、水质、水生态的全过程模拟，并进行高效参数率定，提高模型的模拟预测精度。本专利技术所述方法能够快速且精确地预测着生藻的生长脱落情况，数据结果可靠性强，有利于下一步科学决策的提出。
31、下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，步骤32中所述无量纲养分限制因子φn根据水质模拟输出的营养盐数据计算得到；所述无限制最大生长速率kg，max、无量纲温度限制因子φt、无量纲光照限制因子φl、无量纲空间限制因子φx通过参数率定方法进行率定；
3.根据权利要求1所述的一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，步骤33中所述夜呼吸速率krd、日呼吸速率krl均参考常用取值，krd取0.09，krl取0.285。
4.根据权利要求1所述的一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，步骤34中所述最大速度引起的冲刷率ks，max、基础冲刷率ksb根据水动力模拟输出的流速数据计算得到；无量纲因子ψ参考常用取值，取0.5。
【技术特征摘要】
1.一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种输水渠道着生藻生长脱落情况预测方法，其特征在于，步骤32中所述无量纲养分限制因子φn根据水质模拟输出的营养盐数据计算得到；所述无限制最大生长速率kg，max、无量纲温度限制因子φt、无量纲光照限制因子φl、无量纲空间限制因子φx通过参数率定方法进行率定；
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：董飞，刘晓波，白冰，黄爱平，余杨，孙锐，余琅，路婷雅，蔡晓彤，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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