[发明专利]基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法

权利要求书

1.基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取需要模拟的河网区域，根据河网的河流水文特征，构建河网概化物理模型；

S2、根据已有资料定性分析模拟的河网中污染源与目标水质监测断面的相互关系，按照各污染物对水质监测断面的影响程度大小，选取影响程度大于预设值的污染源建立河网区的污染源清单；

S3、按照污染源清单在河网概化物理模型中布设排污口；

S4、在河网概化物理模型中设定水质监测断面，并在所述水质监测断面处布设流量监测仪和水质检测仪；

S5、设定污染源排放条件，基于排除法依次关停排污口，进行不同排放情况下的物理模拟，利用流量监测仪和水质检测仪获取监测值，并基于水质断面污染贡献率计算方法计算各排污口的贡献率；

S6、比较各排污口对水质监测断面的贡献率，选择排序前三的排污口作为所述水质监测断面的主要影响排污口。

2.根据权利要求1所述的基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程为：

S11、根据模拟区域的河流形态利用砖石和混凝土搭建基座，并在所述基座上根据河网的平均坡降以及干流长度，搭设砖石、铺设混凝土，得到三棱柱状的河网模型底座；

S12、在所述河网模型底座上，按照1条干流、N条支流的形式，挖出与模拟区域的河流形态一致的凹槽，其中，凹槽断面的剖面形态为梯形，其宽度与深度根据模拟区域的河流进行等比例缩放，最后在凹槽表面铺设与模拟区域的河流比例、类型相同的泥沙，得到河网概化物理模型的河道；

S13、根据模拟区域的河流流量，按照河网概化物理模型中各个河道的截面积与实际河流截面积之比缩小入河流量，得到模型中各个支流河道的流量以及干流河道的流量；将水泵的进水口连接水管，出水口连接模型中各河道的入口，以恒定流的形式将水灌入模型中，并根据各个河道的流量对水泵进行节流调节，利用流量计监测至水泵提供所需要的恒定流量为止。

3.根据权利要求1所述的基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述污染源清单包括各种类型污染源的排放浓度、排污口所在的河道编号、排污口距离河道起始点的距离、排污口所在河道的左右岸、排污口的排放流量、以及排污口编号。

4.根据权利要求1所述的基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，所述步骤S3中采用重心概化法对排污口进行概化，从而得到排污口的布设方案：保持河流中排污口的格局不变，将距离相隔小于1/K河段的排污口概化为一个排污口，河段长L，概化后的排污口距离河道起点的距离X为：

X＝(m₁x₁+m₂x₂+…+m_ix_i+…+m_nx_n)/(m₁+m₂+…+m_i+…+m_n)，

式中，m_i表示第i个排污口的排污量,i＝1,2,…,n,n为进行概化的排污口的数量，x_i表示第i个排污口到河段起点的距离；概化后的排污口的排放量M为各排污口排放量之和，浓度C为总排放量与总流量之比。

5.根据权利要求1所述的基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，所述步骤S4中设定水质监测断面时，避开死水区、回水区、排污口处，支流中的监测断面设置在河床稳定、河段顺直、湖面宽阔、水流平稳的地方，干流中的监测断面设置在距离汇合口较远、水质混合均匀、水流平稳的地方。

6.根据权利要求1所述的基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法，其特征在于，所述步骤S5的具体过程为：

首先设置全部排污口均进行排放，分别利用流量监测仪以及水质监测仪测定并记录每一监测断面处的水流流量以及污染物浓度；然后基于排除法，依次关停某一排污口，并保证其他条件不变，进行污染源动态变化条件下的排放物理模拟，每一次模拟均利用流量监测仪以及水质检测仪测定并记录各监测断面处的实时水流流量以及实时污染源浓度；多次重复上述模拟试验；

对于任一水质监测断面，第j个排污口P_j对所述水质监测断面的污染贡献率如下：

式中，j＝1,2,…,k，k表示排污口总数，t表示按时间进行的试验次数，C_0t表示第t次试验时全部排污口均进行排放时测定的所述水质监测断面处的污染物浓度，Q_0t表示第t次试验时全部排污口均进行排放时测定的所述水质监测断面处的水流流量，C_st表示第t次试验时仅关停所述排污口P_j时测定的所述水质监测断面处的实时污染物浓度，Q_st表示第t次试验时仅关停所述排污口P_j时测定的所述水质监测断面处的实时水流流量。