[发明专利]一种基于生物絮凝的水沙动力学模拟方法

权利要求书

1.一种基于生物絮凝的水沙动力学模拟方法，所述方法包括如下步骤：

A)给定初始河道断面资料，利用上游边界条件、下游边界条件及河道糙率计算出各个断面的水力要素，进而得到整个河道的水力要素分布；

B)利用所述水力要素计算出水体紊动剪切速率，然后利用所述水体紊动剪切速率和测定的水质参数计算出悬移泥沙生物絮凝体的特征数据；

C)利用上游来沙过程线、所述各个断面的水力要素以及所述悬移泥沙生物絮凝体的特征计算出相应断面泥沙生物絮凝体的冲刷淤积及运动输移，给出冲淤之后的河道断面情况；

D)在相应的时间节点上，重复步骤A)-C)直到完成整个时段的计算，模拟河道冲淤的全过程，给出河道的演变规律。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水力要素包括流量、流速、水位和水深。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水质参数包括水体营养浓度、生物膜最大指定生长速率、营养物质的半饱和浓度、悬移泥沙生物絮凝体携带生物膜的能力系数、生物絮凝计算系数和破坏计算系数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述悬移泥沙生物絮凝体的特征包括悬移泥沙生物絮凝体的粒径；优选所述悬移泥沙生物絮凝体的特征数据还包括悬移泥沙生物絮凝体的密度；特别优选所述悬移泥沙生物絮凝体的特征数据还包括悬移泥沙生物絮凝体的组成和/或其结构。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，将所述悬移泥沙生物絮凝体分为悬移泥沙和悬移生物膜两部分，并引入分形维数理论。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据方程求出所述悬移泥沙生物絮凝体的粒径L，

其中，V为所述悬移泥沙生物絮凝体的总体积，d为所述悬移泥沙生物絮凝体的分形维数，L_P为所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移泥沙的泥沙颗粒的粒径，是所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移泥沙的泥沙颗粒的体积；以及任选地，

ρ_f＝ζρ_B+(1-ζ)ρ_S，

其中，ρ_f为悬移泥沙生物絮凝体的密度，ρ_B为所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移生物膜的密度，ρ_S为所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移泥沙的密度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据方程V＝V_S+V_B＝(1-ζ)V+ζV或求出所述悬移泥沙生物絮凝体的总体积V；

其中，V_S为所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移泥沙的总体积，V_B为所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移生物膜的总体积，ζ表示所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移生物膜的体积含量，且ζ＝V_B/V，(1-ζ)表示所述悬移泥沙生物絮凝体中的所述悬移泥沙的体积含量，t为时间。