[发明专利]复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法

权利要求书

1.复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

对预先选定的河网区域范围内的天然河道进行概化，进行河道断面和节点划分，对河网节点和断面进行编码，依据地形大断面资料确定各断面和节点的物理参数；

开发河网水动力学模型、保守物质水质模型和常规污染物水质模型，模型之间采用同步求解方式得到一体化耦合模型；

根据收集整理的研究区边界和面上监测点水文水质时间系列资料，确定河网水动力水质模型计算所需的外边界条件和初始条件；收集并整理研究区降水、蒸发以及点源和面源资料，将点源按旁侧入流、面源通过产流产污模型计算并按均匀旁侧入流分别处理成河网水动力学水质模型的内边界条件；同时，对保守物质水质模型的内外边界条件和初始条件进行定义与赋值；

根据河网水动力模型和常规污染物水质模型各参数的物理意义进行初值设定，然后启动模型进行参数率定和效验；保守物质水质模型无参数，其效验采用断面水量组分平衡法；

根据研究区突发事故调查，设置突发事故情景，给出事故的发生时间、事故废水排放量、事故污染物排放量；

对不同突发事故情景，设置河网水动力水质模型运行所需的外边界条件和点面源内边界条件；依据突发事故类别，设置保守物质水质模型运行所需的内边界条件；

启动效验后的河网水动力、保守物质和常规污染物水质一体化耦合模型进行事故情景的模拟；

根据模拟的结果，得到不同敏感受体处事故污染物及其相应的保守物质浓度过程线；分析不同受体处事故污染物及其相应的保守物质浓度变化过程，确定事故排放废水和事故污染物在河网中的动态传输过程与途径，以及估算出事故影响的反应时间、持续时间和最大污染物浓度；

保守物质水质模型边界条件按如下方式定义：

将调蓄节点与河道的原始蓄水量定义为第一大类保守物质；将降雨径流定义为第二大类保守物质；将废水排放定义为第三大类保守物质，依次定义各废水排放源为相应的保守物质；将边界出入水量定义为第四大类保守物质，依次定义各边界出入水量为相应的保守物质；将工农业取排水量定义为第五大类保守物质；

根据上述不同保守物质进入河网的方式，选取边界水位或流量节点作为第四大类保守物质的控制边界；选取不同废水排入的河道微段作为第三大类保守物质的控制边界；选取降雨径流汇入河道微段作为第二大类保守物质的控制边界。

2.根据权利要求1所述的复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，采用一维圣维南方程组建立河网水动力学模型，其水流控制方程表达式如下：

式中：x为x方向距离；t为时间；Q、Z为断面流量及水位；α为动量修正系数；K为流量模数；q_L为单位河长的旁侧入流；v_x为入流沿水流方向的速度；A为过水断面面积；B_T为总水面宽度，g为重力加速度。

3.根据权利要求1所述的复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，

常规污染物水质模型采用一维对流扩散方程，表达式如下：

式中：x为x方向距离；t为时间；Q为断面流量，A为过水断面面积，C为水质组分浓度；E_x为纵向分散系数；S为水质指标的生化反应项；W为水质指标的外部源汇项。

4.根据权利要求1所述的复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，

保守物质水质模型采用对流输运方程，具体形式如下：

式中：x为x方向距离；t为时间；Q为断面流量，A为过水断面面积，q_L为单位河长的旁侧入流，C_L为保守物质水质组分浓度；Cr为不同类型旁侧入流保守物质水质浓度。

5.根据权利要求1所述的复杂河网水流条件下常规突发水污染团的实时追踪方法，其特征在于，

三个模型之间同步求解的方法为：先求解河网各节点和各断面的水位和流量，然后计算各断面常规水质浓度，最后计算各断面保守物质水质浓度。