[发明专利]一种平原感潮河网区纳污能力计算方法

说明书

本发明涉一种平原感潮河网区纳污能力计算方法。包括：S1.收集水文资料、水质资料、入河排污口资料、河道断面地形数据；S2.根据流域或区域规划要求，以规划管理目标所确定的污染物作为计算河段纳污能力的污染物；S3.确定设计边界，上游边界采用90%保证率最枯月平均流量或近十年最枯月平均流量作为设计流量，下边界以多年平均潮位作为设计潮位过程；S4.构建大型感潮网河区的纳污能力计算数学模型，包括建立网河区一维水动力模型和建立网河区一维水质模型；S5.将S1步骤收集的数据代入纳污能力计算模型后，计算获得各水功能区的纳污能力。本发明提供的计算模型结构十分简单；主要特点是简便、通用，模拟精度较高，尤其适用于感潮复杂河网水流水环境模拟。

技术领域

本发明涉及水文水利工程技术领域，更具体地，涉及一种平原感潮河网区纳污能力计算方法。

背景技术

水域纳污能力是指一定水体在满足水域功能要求的前提下，按给定水质目标值、设计水量、排污口位置及排污方式下，依据水体稀释和污染物自净的规律利用数学模型计算水域所能容纳的最大污染物量，以t/a表示。对不同类型的水功能区，由于现状水质和水质保护目标的不同，采用不同的方法来确定纳污能力。平原感潮河网不同于山区单向河流的特点在于感潮河网内部结构的错综复杂、水流的潮汐往复性以及由此带来的方程组离散及其求解上的困难，这是多年来人们研究河网问题一大难点，河网的复杂性也导致许多成熟的水环境数学模型往往不再适用。主要的问题是,在模型的设计过程中忽略了复杂的河道地形、初边条件和潮水涨落等因素,导致模型的稳定性、收剑性较差且模拟精度较低或者使用过于复杂、不够经济和适用性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种平原感潮河网区纳污能力计算方法。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：一种平原感潮河网区纳污能力计算方法，包括以下步骤：

S1.收集水文资料、水质资料、入河排污口资料、河道断面地形数据等；水文资料包括河段流量、入海口潮位，资料应能满足设计水文条件和模型参数的计算要求；水质资料包括计算和段内各水功能区的水质现状、水质目标等，资料应能反映计算河段主要污染物及计算水域纳污能力对水质参数的要求；入河排污口资料包括计算河段内入河排污口分布、排放量、污染物浓度、排放方式、排放规律等；河道断面地形数据包括计算河段的横断面和纵剖面数据；

S2.污染物的确定；根据流域或区域规划要求，以规划管理目标所确定的污染物作为计算河段纳污能力的污染物；

S3.确定设计边界；上游边界采用90％保证率最枯月平均流量或近十年最枯月平均流量作为设计流量，下边界以多年平均潮位作为设计潮位过程；

S4.构建大型感潮网河区的纳污能力计算数学模型。

S5.将S1步骤收集的数据代入纳污能力计算模型后，计算获得各水功能区的纳污能力。

进一步地，所述的S4步骤包括：

S41.建立网河区一维水动力模型；

S42.建立网河区一维水质模型。

进一步地，所述的S41步骤包括：

S411.基于一维圣维南方程组，建立网河区一维水动力水质模型，河道水动力模型的控制方程如下：

连续方程

动量方程

式中，Z为断面水位；Q为流量；A为河道过水面积；g为重力加速度；B为过水宽度；q为旁侧入流流量；R为水力半径；c为谢才(Chezy)系数；x、t是位置和时间坐标；

S412.将步骤S411采用四点加权Preissmann隐式差分格式，图1中M点建立差分因子，得到任意函数F及其偏导数的离散形式为：