[发明专利]河流中溶解有机物运移模型构建、预测方法及装置

说明书

本发明公开了河流中溶解有机物运移模型构建、预测方法及装置。河流中溶解有机物的运移模型构建方法包括：获取基流阶段和来流阶段下目标河流中的第一环境参数和第一溶解有机物浓度；根据第一环境参数和第一溶解有机物浓度，确定目标河流中第一溶解有机物运移机理；基于第一溶解有机物运移机理，针对基流阶段和来流阶段下目标河流中的溶解有机物，构建溶解有机物运移模型。利用本发明构建的溶解有机物运移模型，可以针对河流中的溶解有机物在来流突变的动态条件时，辅助评估降雨或泄洪等来水对河流中水生生物栖息地的有机物分布的影响。

技术领域

本发明实施例涉及工程仿真与数值模技术领域，尤其涉及河流中溶解有机物运移模型构建、预测方法及装置。

背景技术

自然状态下的河流，溶解有机物的含量很低，却在水环境中起着非常重要的作用，具有很强的反应活性和迁移活性，对水体中的微量金属离子和有机污染物的形态毒性、生物有效性及其迁移转化都具有重要的影响。溶解有机物是水体中有机成分的最主要部分，也是衡量水质的常用指标，是水质监测和治理的重要依据。溶解有机物，其属于反应溶质，本身组成成分的复杂性，其迁移过程涉及到诸多复杂的生物、物理、化学等作用，经典的对流扩散方程和传统的经验公式较难精确地刻画其复杂的迁移行为，尤其是在一些地形复杂的河道中溶解有机物的迁移过程不符合高斯分布，呈现重拖尾现象。

因为，截断分数阶导数能够刻画粒子运动过程的历史记忆性，因此得到了广泛应用。但是由于溶解有机物运移过程收到外界环境影响，尤其是上游来流过程，降雨等来流变化影响会对溶解有机物分布带来巨大的影响，而现有的单个阶段的截断分数阶导数模型难以刻画此过程的溶解有机物分布。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本申请提供了河流中溶解有机物运移模型构建、预测方法及装置。

第一方面，本申请提供了一种河流中溶解有机物运移模型构建方法，该方法包括：

获取基流阶段和来流阶段下目标河流中的第一环境参数和第一溶解有机物浓度；

根据第一环境参数和第一溶解有机物浓度，确定目标河流中第一溶解有机物运移机理；

基于第一溶解有机物运移机理，针对基流阶段和来流阶段下目标河流中的溶解有机物，构建溶解有机物运移模型。

在一个可能的实现方式中，第一溶解有机物运移机理包括：

溶解有机物在目标河流中的物理吸附比生物降解过程，及溶解有机物的拖尾程度受生物化学作用和物理作用的影响。

在一个可能的实现方式中，溶解有机物运移模型为：

其中，，分别为空间和时间，为目标河流中的溶解有机物浓度，为目标河流中上游来流时刻，表示来流结束时刻，表示分数阶容量系数，表示截断系数，表示分数阶阶数，表示反应系数，和分别为流动参数和扩散参数，表示溶解有机物的初始浓度，表示沿着边界位置，和为截断分数阶导数，、、、、和的下标0和1分别表示参数对应的时间段，下标为0时表示基流阶段的参数，下标为1时表示来流阶段的参数。

第二方面，本申请提供了一种河流中溶解有机物运移过程的预测方法，该方法包括：

获取基流阶段和来流阶段下目标河流中的第二环境参数和第二溶解有机物浓度；

根据第二环境参数和第二溶解有机物浓度，确定目标河流中第二溶解有机物运移机理；

根据第二溶解有机物浓度和第二溶解有机物运移机理，率定如第一方面任一项实施例的方法构建的溶解有机物运移模型的参数；

基于溶解有机物运移模型和率定的模型参数，确定溶解有机物分布；