[发明专利]一种基于MIKE21和盲数理论的雨源型河流水环境容量计算方法

说明书

本发明提供一种基于MIKE21和盲数理论的雨源型河流水环境容量计算方法，包括如下步骤：1)根据基础数据构建目标河流MIKE21水动力水环境数学模型并进行率定；2)依据目标河流各入河支流分布将其划分为数个单元河段，基于数学模型提取目标河流干流和各入河支流的流量、流速和水质模拟数据结果，确定其对应盲数形式；3)根据雨源型河流的水环境容量计算模型，基于盲数运算和盲数均值分别计算各单元河段的水环境容量值，确定目标河流各单元河段和整个河流的水环境容量值。本发明充分考虑了目标河流水环境系统中各类参数的不确定性，计算相对简便，计算结果可信度较高，可科学准确地评估雨源型河流各单元河段及整个河流的水环境状况。

技术领域

本发明属于水环境治理领域，具体涉及一种基于MIKE21和盲数理论的雨源型河流水环境容量计算方法。

技术背景

随着社会经济的高速发展和人类活动影响的加剧，我国正面临着严峻的水环境问题，水污染的加重，日益突出的水质型缺水导致我国的水资源短缺形势更加严峻。人类与水平衡和谐的关系被逐步打破，水体退化、水质污染、河道被渠化、水生生态环境逐渐衰退，而其中城市雨源型河流的洪涝灾害和水质污染问题尤为严重，特别是水质问题突出，存在普遍黑臭现象，部分河段已基本丧失生态功能，迫切需要开展雨源型河流水环境治理问题，而研究雨源型河流水环境容量是其改善水质和生态系统修复的基础。

随着生态文明建设发展，城市雨源型河流水环境治理刻不容缓，而雨源型河流水环境容量计算是其治理的关键。目前，对于河流水环境容量的研究，大多数的计算方法是：先设定河段的目标水质和一定保障率下的最枯月流量，再利用一维或二维的确定性模型计算某种污染物的环境容量。对于短时间内参数变化不大的河段，这种方法计算的结果是可以保证实际需要的，而对于流态复杂、不确定因素较多的河段，水环境容量的不确定性则非常显著。作为一个开放的水环境系统，河流的流量、流速、污染物浓度和衰减系数等参量在一定程度上都存在着不确定性，即模糊性、随机性、灰性和未确知性。不确定性模型多以确定型模型为基础，同时考虑影响水质变化过程的不确定性，如水质参数的不确定性，河流径流量、水体温度具有明显的年内或年际不确定性变化，将水环境系统的这种不确定性，通过改变模型参数或输入条件的方式，即令河流的纳污条件恒定，由于上述因子的微变化而影响了降解速率和不确定性输移速率导致在下游断面得到的浓度变化过程是波动的，这反映了水质系统的不确定性因素的作用。不确定性数学法是今年来发展起来的计算水环境容量的最新方法，其优点在于可以更加充分的考虑水环境系统中各类参数的不确定性，计算相对简便，对少资料情况适应性较强。运用未确知性数学计算不确定性信息下的河流纳污能力，理论上是可行的，计算结果可信度较高。

而目前利用不确定性数学法进行河流水环境容量的计算中一般多忽略了污水排入河道的流量，即认为计算河段上下游的流量一样，在此基础上，将河段划分多个计算单元，各段分别计算其水环境容量值，与一般的河流相比，雨源型河流的基流较小，而雨源型河流通常污水量较大，其排入河道的流量不可忽视，且雨源型河流多分布于城市中，因此需要一种适于雨源型河流的水环境容量计算方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于MIKE21和盲数理论的雨源型河流水环境容量计算方法，在量化分析了各入河排污口对河流水质的影响程度的基础上，获知目标河段水环境容量，可为雨源型河流治理、排污口污染物排放控制和优化及管理者决策提供科学依据。

本发明采用如下技术方案：

一种基于MIKE21和盲数理论的雨源型河流水环境容量计算方法，包括如下步骤：

步骤一、根据基础数据构建目标河流MIKE21水动力水环境数学模型并进行率定；

步骤二、依据目标河流各入河支流分布将其划分为数个单元河段，基于数学模型提取目标河流干流和各入河支流的流量、流速和水质模拟数据结果，确定其对应盲数形式；