[发明专利]一种基于水质模型的河流中重金属铅的入海通量表征方法

权利要求书

1.一种基于水质模型的河流中重金属铅的入海通量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基础数据的收集与测定；

所述基础数据包括河流的水文条件数据、金属铅在入海河流中的存在形态以及各种形态的铅的含量、河流悬浮物属性；所述水文条件数据包括河流主要断面的流向、流速、流量；所述金属铅在入海河流中的存在形态包括水溶解态铅和悬浮态铅，所述悬浮态铅包括酸溶态铅、可还原态铅、可氧化态铅和残渣态铅；所述河流悬浮物属性包括总悬浮物的浓度和悬浮物的粒径分布；

S2、构建悬浮态铅与总悬浮物之间的相关性模型；

分析统计酸溶态铅、可还原态铅、可氧化态铅和残渣态铅浓度与总悬浮物之间的关系，建立酸溶态铅、可还原态铅、可氧化态铅和残渣态铅浓度与总悬浮物之间的定量线性回归模型，给出酸溶态铅、可还原态铅、可氧化态铅和残渣态铅浓度与总悬浮浓度之间的定量关系式；

S3、构建河流水溶态铅入海浓度模拟模型；

应用一维对流扩散模型描述水溶解态金属的入海过程；根据质量守恒定律，一维对流扩散模型的基本公式为：

式中：

C-模拟预测的铅浓度；

D-金属铅在水中的分散系数；

u-河流流速；

k-铅的综合衰减速率常数：

求解该方程得出：

式中：

C_i,t-第i个河段第t时刻的铅浓度；

D_t-为铅在t的分散系数；

u_i,t-为第i个河段第t时刻的流速；

k_t-为铅在t的综合衰减速率常数；

L_i-为第i河段的长度；

Δ_t-水流进过第i个河段的时间；

S4、构建河流悬浮态铅入海浓度模拟模型；首先构建河流总悬浮物模拟模型，应用一维水质模型描述水中总悬浮物的对流扩散和一级降解过程，模型方程为：

式中：

C-模拟预测的总悬浮物浓度；

E_x-总悬浮物在水中的弥散系数；

u-河流流速；

k-总悬浮物的综合衰减速率常数；

求解该方程得出：

式中：

C_i,t-第i个河段第t时刻的总悬浮物浓度；

E_t-为总悬浮物在t的分散系数；

u_i,t-为第i个河段第t时刻的流速；

k_t-为总悬浮物在t的综合衰减速率常数；

L_i-为第i河段的长度；

Δt-水流进过第i个河段的时间；

根据悬浮态铅的四种形态与总悬浮物之间回归关系模型，结合总悬浮物浓度的模拟结果，计算分别入海河口四种形态的悬浮态铅的入海浓度；

S5、河流金属铅的时段入海通量的表征；以时段为一年为例，根据下述公式计算金属铅的时段入海通量；

w_i＝∑(C_ijQ_ij+S1_ijQ_ij+S2_ijQ_ij+S3_ijQ_ij+S4_ijQ_ij)

式中：

W_T–铅的年入海通量；

w_i-第i天的铅入海通量；

Q_ij-第i天第j时刻的入海流量；

C_ij-第i天第j时刻水溶解态铅的浓度；

S1_ij-第i天第j时刻酸溶态铅的浓度；

S2_ij-第i天第j时刻可还原态铅的浓度；

S3_ij-第i天第j时刻可氧化态铅的浓度；

S4_ij-第i天第j时刻残渣态铅的浓度；

根据计算结果，解析河流金属入海通量特征，包括河口入海金属总量，浓度，形态构成，时间分布。