[发明专利]一种含植物水流污染物扩散系数计算方法

权利要求书

1.一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：获取水流速度、污染物运移速度和植物直径，利用水流速度和植物直径计算植物雷诺数Re_d，利用水流速度、污染物运移速度和植物直径计算污染物运移雷诺数Re_t；

步骤S2：基于植物雷诺数Re_d和植物相对高度，利用改进的Jamali方法计算得到植物影响下的污染物横向扩散系数D_y；

步骤S3：利用植物雷诺数Re_d获取植物拖曳力系数，基于植物拖曳力系数、运移雷诺数Re_t和植物相对高度，利用改进的Nepf方法计算得到植物影响下的污染物纵向扩散系数D_L。

2.根据权利要求1所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，所述植物雷诺数Re_d的计算公式为：

Re_d＝ud/v

其中，v为运动粘性系数，u为水流流速，d为植物直径。

3.根据权利要求1所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，所述改进的Jamali方法的表达式为：

其中，φ为植物体积比，a′表示为：

b′表示为：

其中，为植物相对高度。

4.根据权利要求1所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，所述运移雷诺数Re_t的计算公式为：

Re_t＝ud/(v+vt)

其中，v_t为污染物运移速度，u为水流流速，d为植物直径，v为运动粘性系数。

5.根据权利要求1所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，所述改进的Nepf方法的达式为：

其中，C_DB为植物拖曳力系数，C_DB＝1+10Re_d^-2/3，φ为植物体积比，u为水流流速，d为植物直径，γ表示植物后扩散区域的长度尺度，τ表示污染物滞留时间，为植物相对高度的倒数。

6.根据权利要求1所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，得到植物影响下的污染物横向扩散系数D_y和植物影响下的污染物纵向扩散系数D_L之后，将D_y和D_L分别与示踪剂法的对照结果进行比对，对D_y和D_L进行评价。

7.根据权利要求6所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，利用示踪剂法获取对照结果的过程包括：

获取污染物浓度图像；

从污染物浓度图像中获取污染物示踪剂浓度数值；

基于污染物示踪剂浓度数值，利用线性回归法计算对照污染物横向扩散系数和对照污染物纵向扩散系数。

8.根据权利要求7所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，从污染物浓度图像中获取污染物示踪剂浓度数值c的计算公式为：

c＝61470I^-1.183

其中，I为图像灰度值。

9.根据权利要求7所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，对照污染物横向扩散系数的拟合曲线表达式为：

其中，C为污染物示踪剂初始浓度，a₀和a₁均为污染物示踪剂浓度坐标拟合系数，x表示x轴，q为污染物示踪剂释放流速，表示水流深度。

10.根据权利要求7所述的一种含植物水流污染物扩散系数计算方法，其特征在于，对照污染物横向扩散系数的拟合曲线表达式为：

其中，x₁和x₂分别表示两个观测断面，A₀为污染物示踪剂浓度坐标拟合系数。