[发明专利]城市小型河流生态补水调度方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护与资源综合利用技术领域，具体是一种针对城市小型河流的生态补水调度方法及系统。

背景技术

我国在经济快速增长、城镇化建设取得令人瞩目成就的同时，由于人们过度地开发利用环境资源，使得城市河流的生态环境问题越来越突出，河流断流、水质污染、湖库萎缩等日益严重。尤其是对于许多季节性河流，枯水期断流已成常态。对河流进行生态补水，被认为是一种解决城市小型河流水环境问题切实有效的技术措施。然而，现有的城市小型河流生态补水系统，普遍存在补水量的确定以及补水调度系统的运行具有很大随意性的问题，如简单将水生生物生境、景观、稀释自净、输沙及河道外生态环境等需水量简单叠加求和得到河道生态环境需水量，使计算出的河道生态环境需水量比实际所需量大，造成极大的水资源和能源浪费，运行费用过高，补水调度系统难以维系而形同虚设。

CN101892647B公开的一种基于水库调度的河流生态流量调度方法，在该方法中，首先，建立生态流量管理的基本方案、折衷方案和理想方案，以分别适合高、中和低供水保证率需求，并维持基本、良好和理想的河流生态系统健康状态，同时将水库库容空间进行分区，自下而上依次对应上述生态流量管理方案；然后，采用水库调度曲线指导向人类供水，并与生态流量管理方案结合构成完整的水库生态调度方案；进而运用遗传算法，以满足规划的供水保证率为基本约束，以减小河流水文情势的扰动为优化目标，对水库库容分区、调度曲线等参数进行优化，得到基于水库调度的河流生态流量管理方案。该方法涉及水库入流流量区间分割，针对不同的入流流量情况需要建立多种方案，调度曲线涉及的历史参数众多，整个调控方法繁琐，对于城市小型河流来说成本过高，且调度依赖于水库，对于无水库源的河流也不适用，适用性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种城市小型河流生态补水调度方法及系统，其能够自动调度河流生态补水系统的补水流量，解决现有调度方法浪费资源和繁琐的问题。

一种城市小型河流生态补水调度方法，具体是：

在河流上游设置补水输入点，补水源通过补水管道由补水输入点对河流进行补水；补水管道上设置补水泵作为输水动力装置，并对应补水泵设置水泵控制柜；在相对补水输入点的下游方向的河流中设置有流量计；所述流量计与水泵控制柜通信连接至一中控机，中控机通过水泵控制柜来调控补水泵的输送量，以调控补水输入点对河流的补水流量，使河道流量Q置于区间[0.8Qm，Qm]内，

其中，Qm—目标流量，Qm＝W/t，式中：W—河道生态环境需水量，t—计算时段；

其中，W＝Wzf+Wsl+Wss+max﹛Wjl,Wjg,Wzj﹜+W外，式中：

Wzf—河流蒸发需水量；Wsl—河流渗漏需水量；Wss—河道输沙需水量；Wjl—河道生态基流量；Wjg—河道景观环境需水量；Wzj—河流稀释自净需水量；W外—河道外生态环境需水量；

河流蒸发需水量Wzf由单位面积蒸发量×水面面积计算得到；

河流渗漏需水量Wsl由渗漏系数×河流历史平均水量计算得到；

河道输沙需水量Wss由历年月含沙量的平均值计算得到；

河道生态基流量Wjl由Tennant法计算得到；

河道景观环境需水量Wjg由巴甫洛夫斯基公式计算得到；

河流稀释自净需水量Wzj由现状污染物总负荷与目标污染物总负荷的差值计算得到；

河道外生态环境需水量W外由面积定额法计算得到。

进一步地，根据河流上游有无水库，提出两种生态补水自动调度技术方案。

方案一：

河流上游有水库，所述补水输入点包括水库补水点和河流补水点，补水管道通过水库补水点对水库补水，水库通过河流补水点对河流补水，河流补水点设置在水库最低生态水位处，并在河流补水点设置电动调节阀，对水库设置液位开关，所述流量计和液位开关通过信号电缆连接至一控制器，所述控制器通过控制电缆连接电动调节阀，所述中控机通过GPRS网络或3G网络与控制器、水泵控制柜通信连接，中控机根据河流流量Q以及液位开关所测的水库水位H对水泵控制柜、控制器发出指令，以调控水库补水点和河流补水点的补水流量，具体包括如下调控步骤：

(a)判断水库水位H：当H＝Hmax，补水泵停止，转入步骤(b)；当Hmin＜H＜Hmax，转入步骤(b)；当H≤Hmin，电动调节阀关闭，补水泵启动，重复步骤(a)；

(b)判断河道流量Q：当Q＜0.8Qm，电动调节阀打开，转入步骤(a)；其余直接转入步骤(c)；