[发明专利]一种优化生态补水量的方法

权利要求书

1.一种优化生态补水量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，资料收集：对需要优化生态补水量的湖泊进行近五年的资料收集；收集的资料包括该湖泊的地形资料、湖泊水质浓度C、补水水量Q、补水水质浓度C₀、污染源水质浓度和排污量；

步骤2，污染物入湖量W确定：在对步骤1收集的污染源水质和污染源水量收集的基础上，对污染源所在位置、污染物浓度和排污量进行评价，以确定需要优化生态补水量的湖泊的排污分担率，进而确定污染物入湖量W；

步骤3，参照最优补水量确定：以湖泊水质浓度C为纵坐标，补水水量Q为横坐标，建立坐标系；将步骤1收集的湖泊水质浓度C和补水水量Q资料一一对应填画在建立的坐标系中，

用二次函数拟合，即得到补水水量Q与湖泊水质浓度C的相关关系，并得到极值，极值所对应的补水量则为参照最优补水量，极值所对应的水质为参照最优水质；

步骤4，理论最优补水量确定，包括如下步骤：

步骤41，降解量W_k与补水水量Q关系确定：采用零维模型，建立降解量W_k与污染物入湖量W、补水水量Q、补水水质浓度C₀、湖泊水质浓度C之间的关系，求解降解量W_k与补水水量Q之间的定量关系为：W_k= -AQ+W，其中A=C- C₀；

步骤42，补水水量Q与补水水质浓度C₀关系确定：以补水水质浓度C₀为纵坐标，补水水量Q为横坐标，建立坐标系；将步骤1收集的补水水质浓度C₀和补水水量Q资料一一对应填画在建立的坐标系中，用二次函数拟合，即得到补水水量Q与补水水质浓度C₀的二次函数关系；

步骤43，湖泊水质浓度C与补水水量Q关系确定：将步骤41确定的A=C- C₀代入步骤42确定的补水水量Q与补水水质浓度C₀的曲线关系式中，将得到湖泊水质浓度C与补水水量Q的二次函数关系；

步骤44，理论最优补水量确定：从步骤43中确定的湖泊水质浓度C与补水水量Q关系中得到理论极值，该理论极值所对应的补水量则为理论最优补水量；

步骤5，最优补水量确定：将步骤3确定的参照最优补水量与步骤4确定的理论最优补水量进行比较，当参照最优补水量位于理论最优补水量上下10%的波动范围内时，则将理论补水量±10%作为最终确定的最优补水量。

2.根据权利要求1所述的优化生态补水量的方法，其特征在于：还包括步骤6，水环境数学模型预测，具体包括如下步骤：

步骤61，模型率定：运用二维水动力模型和水质模型，对近一年的水动力和水质进行模拟，不断调整二维水动力模型和水质模型中的参数，当近一年的实测水质结果位于二维水动力模型和水质模型的计算结果的误差范围之内时，则认为二维水动力模型和水质模型率定成功；

步骤62，模型验证：将其他时段的实测水质代入步骤61率定成功的二维水动力模型和水质模型中，当其他时段的实测水质结果位于率定成功的二维水动力模型和水质模型的计算结果的10%的误差范围之内时，则认为二维水动力模型和水质模型验证成功；

步骤63，水环境预测：使用验证成功的二维水动力模型和水质模型，对该湖泊在未来设定时间段的水质情况进行预测。

3.根据权利要求2所述的优化生态补水量的方法，其特征在于：步骤61中，二维水动力模型为笛卡尔坐标系下的二维水动力控制方程，具体包括连续方程和动量方程；水质模型采用垂向平均的二维水质模型。

4.根据权利要求2所述的优化生态补水量的方法，其特征在于：还包括步骤7，制定近期、中期和远期方案：根据步骤6预测的水环境数学模型，制定近期、中期和远期方案；其中，近期方案为：调整生态补水水量至步骤5确定的最优补水水量；中期方案为：提高污水接管率和截堵沿湖污水排放口，使得污水排放量削减40%，然后，通过步骤2至步骤5，重新寻找最优补水量，并调整生态补水水量至重新寻找的最优补水水量；远期方案为：通过深化截污，使得污水管网零排放入湖，只留存雨水管网所收集的地表径流，使得污水排放量减少80%，保持最基本的生态基流，保证湖区生态系统和水质。

5.根据权利要求1所述的优化生态补水量的方法，其特征在于：最优补水量包括丰水期最优补水量和枯水期最优补水量；在步骤3中，将步骤1收集的湖泊水质浓度C和补水水量Q资料按照丰水期和枯水期一一对应填画在建立的坐标系中，分别用二次函数拟合，分别得到丰水期极值和枯水期极值，进而得到丰水期参照最优补水量和枯水期参照最优补水量。