[发明专利]一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法

权利要求书

1.一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法，其特征在于：该方法通过流域多箱划分、单箱污染核算、建立单箱水量水质耦合模型、多箱嵌套、多箱水量水质耦合模拟对水量、水质状况进行系统模拟与预测；

其中，通过所述流域多箱划分，圈定大尺度流域各箱体，即子流域范围；

通过所述单箱污染核算，核算单个箱体污染物产量、处理量与排放量，得出用于输入模型所需的数据；

通过所述单箱水量水质耦合模型，基于质量平衡方程，形成水量和水质模型用于实现对单个箱体内水质水量的耦合模拟；

通过所述多箱嵌套，是基于多箱划分结果，找寻箱体之间的交互关系，实现箱体之间的串联；

通过所述多箱水量水质耦合模拟，用于耦合各单箱水量水质模型，实现整体尺度上的流域水量水质耦合模拟。

2.根据权利要求1所述的一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤A，基于数字高程模型将超大流域划分成多个子流域，每个子流域作为水量和水质稳定变化单元，即为“箱体”；

步骤B，根据收集的经济活动、污染源强、人类活动数据，核算单个箱体工业、农业以及生活污染物产量、处理量与排放量；

步骤C，根据质量守恒原理，建立单箱水量水质耦合模型；

步骤D，基于多个箱体划分结果，找寻箱体之间的交互关系，建立多箱水量水质耦合模型；

步骤E，根据输入的水量及污染核算数据，确定模型参数；

步骤F，输入各类水量情况及排污情况，输出综合水量水质模拟结果。

3.根据权利要求2所述的一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法，其特征在于：所述子流域为一级子流域或二级子流域。

4.根据权利要求2所述的一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法，其特征在于，所述的A步骤的具体方案如下：

划分箱体：

依据库区支流水质水量现状、支流流域的水量分配现状、蒸散发、入流水量、出流水量、引用水量、回归水量把水库划分为不同箱体。

5.根据权利要求2所述的一种超大尺度流域水量水质耦合模拟预测分析方法，其特征在于，所述的C步骤和D步骤的具体方案如下：

（1）建立各箱体水量模型与水质模型：

①水量模型：依据水量平衡原理建立水量平衡模型；

(a)首先找出箱体所有进入、流出水量项；

(b)根据已知变量与未知变量之间的关系，用己知变量近似函数表达未知变量，带入模型；

(c)采用水文系统识别方法，识别未知参数，再反代入原模型；

根据计算的复相关系数大小，判断模型拟合效果好坏；同时，把已识别的参数反代入模型中，再来计算各项水量大小，验算是否满足水量平衡原理；

②水质模型：

针对水体中各组份，依据物质守恒原理，分别建立水质模型，其方法与建立水量模型方法相同；

水质模型与水量模型都是依据物质平衡原理建立，对库区水资源系统在历史到现在的条件下进行模拟；

（2）耦合计算方法：

基本思路：逐个箱体采用水量模型和水质模型循环迭代，直至误差小于设定值，终止迭代计算；

（3）模型效果检验：

由“先分箱后聚合”的思路建立的模型，模拟效果检验的方法是用模拟值作为输入值反代入模型中，检验中间变量的拟合效果；或是进行变量变化的影响分析，假定改变一个或多个变量，检验系统变化的灵敏性和可靠性。