[发明专利]一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法

权利要求书

1.一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法，其包括以下步骤：

(1)绘制河网多边形结构图；

(2)在河网多边形内引入“虚拟联系”；

(3)建立圩区和非圩区的污染物质量平衡方程；

(4)计算圩区和非圩区面源污染出流过程；

(5)计算圩区和非圩区面源汇流过程；

(6)计算平原河网降雨产污水质响应。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法，其特征在于，在步骤(1)中，绘制河网多边形结构图方法如下：根据计算区域的水系图，对河网进行概化处理，绘制河网多边形结构图。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法，其特征在于，在步骤(2)中，在河网多边形内引入“虚拟联系”，方法如下：建立圩区和非圩区的“虚拟联系”，对于圩区，“虚拟联系”相当于带有闸门和泵站的宽顶堰；对于非圩区，“虚拟联系”仅相当于宽顶堰，堰的宽度等于与河道相连的所有支浜、沟渠宽度之和；对于每个河网多边形，“虚拟联系”的数量等于构成河网多边形的河道数量。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法，其特征在于，在步骤(3)中，建立圩区和非圩区的污染物质量平衡方程如下；

根据质量守恒定律，分别建立圩区和非圩区的污染物质量平衡方程，如公式(1)和公式(2)所示。

其中，W_w为圩区的产污过程，kg·d^-1；W_o为非圩区的产污过程，kg·d^-1；S_w为圩区降雨产污出流过程，kg·d^-1；S_o为非圩区降雨产污出流过程，kg·d^-1；Δt为时间步长；A_w为圩区的水面面积，km²；和Z_w分别为计算时段初和时段末的圩区水位，m；和C_w分别为时段初和时段末圩区的污染物平均浓度，mg·L^-1；A_o为非圩区的水面面积，km²；和Z_o分别为时段初和时段末的非圩区水位，m；和C_o分别为时段初和时段末非圩区的污染物平均浓度，mg·L^-1。

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟联系的平原河网面源污染水质响应计算方法，其特征在于，在步骤(4)中，计算圩区和非圩区面源污染出流过程：

当堰流为自由出流时，按公式(3)和公式(4)计算：

当堰流为淹没出流时，按公式(5)和公式(6)计算：

式中：q_w为圩区的出流量，m³·s^-1；q_o为非圩区的出流量，m³·s^-1；m为自由出流系数；为淹没出流系数；L为与虚拟联系相连的河道长度，km；α为河道的旁侧过水率，等于支浜、沟渠的宽度之和与河道长度之比；Z_l为虚拟联系的底高程，m；Z_r为河道的水位，m；Z_d为河道的底高程，m。

其中，圩区和非圩区降雨产污出流过程与出流量和污染物浓度的关系如下：

S_w＝86.4×q_w×C_w (7)

S_o＝86.4×q_o×C_o (8) 。