[发明专利]一种基于水功能区的水量水质调控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于水功能区的水量水质调控方法，是一种水资源调控的方法，是一种对数千平方千米及以上的区域或流域的河流水功能区的水量、水质进行分析和水环境控制的方法。

背景技术

对生态环境的分析和调控需要将自然环境和人类活动的诸多因素进行整合，剔除影响较小的因素，确定关键因素，建立与实际河流状态最近似的模型。并在模型的应用中不断的扩充和修正模型，加入更多的因素，使模型越发接近实际的河流和水环境状态。早期的流域级的大范围水量水质的分析由于受到当时科研水平和手段的限制，只能寻找数个关键性的因素建立模型。这样的模型只能近似的模拟水量与污染物入河量状况，与实际相差较大。现有的水量水质调控方法对于污染控制的分析缺乏对用水导致水量和污染负荷排放对水功能区达标状况的双重影响因素的考虑，难以从技术角度分析合理的水量水质联合调控措施，以实现水功能区达标要求。现有河流纳污能力计算方法主要是以河流设计流量分析计算水功能区的纳污能力，通过对水文历史资料分析，通过频率分析得出给定的偏枯保证率(通常为75％或90％)条件下的河流断面流量，以该流量为基础，考虑河流自净能力设计分析可以容许水功能区不超标的污染负荷入河量。没有考虑到人工用水和工程调度(人工的水源分配)与自然水循环之间的动态关系，不能反映人工取水、水利工程调控等因素改变径流过程进而影响纳污能力的普遍性实际情况。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种基于水功能区的水量水质调控方法，所述的方法综合分析用水与工程调度对河道流量过程的影响，建立调控模型，并提出了基于用水调控的水功能区动态纳污能力的分析计算方式，为水功能区污染负荷入河控制量分析提供基础，实现流域水质水量总量控制技术。本发明所述的方法对水量调控和水质目标控制分别按照水资源分区和河流水功能区进行控制，并建立二者之间的水量传输排放关系。

本发明的目的是这样实现的：一种基于水功能区的水量水质调控方法，所述方法的步骤如下：

构建水量调控模拟模型的步骤：用于以流域水资源分区和行政分区嵌套形成水功能区的计算单元，并将水功能区的主要控制工程节点和水功能区控制断面作为基本信息模拟单元；分析所述水功能区范围内的水量平衡信息，建立计算单元与水功能区地表径流汇流与用水退水关系，计算用水影响下的水功能区控制断面过流；所述的水功能区断面的流量计算公式如下：

Q＝W_上+W_本-U+S

式中：Q-水功能区控制断面过流量，

W_上-上游来水量，

W_本-水功能区所在单元地表径流量，

U-水功能区所在单元地表取用水量，

S-水功能区所在单元用水后退入水功能区断面水量；

计算水功能区控制断面流量的步骤：用于使用水量调控模拟模型计算水功能区的断面流量；

计算入河污染负荷量的步骤：用于对入河的污染源进行量化的估算，包括：对工业点源产生量估算和城镇生活点源产生量估算；

基于水功能区的纳污能力计算的步骤：用于根据水量调控模拟模型的流量计算结果，采用一维水质模拟公式计算用水影响条件下的水功能区纳污能力：

M＝31.5(C_s-C₀ exp(-kL/u))exp(kx/u)Qr，

式中：M-污染物纳污能力(t/a)，

C_s-水功能区下断面水质目标控制因子浓度(mg/L)，

C₀-水功能区上断面水质目标控制因子浓度(mg/L)，

k-污染物综合衰减系数(1/s)，

L-水功能区长度(m)，

x-排污口下游断面距水功能区下断面纵向距离(m)，

u-设计流量下的平均流速(m/s)，

Qr-设计流量(m³/s)；

分析水功能区达标状况的步骤：用于使用水功能区达标分析模型，通过污染负荷产生入河量与水功能区纳污能力对比分析水功能区达标状况，如果若水功能区达标率不能实现，则回到“构建水量调控模拟模型的步骤”调整数据量，重新进行计算，直至实现水功能区达标率，则结束过程。