[发明专利]一种流域水质水量监测系统

权利要求书

1.一种流域水质水量监测系统，其特征在于，所述流域水质水量监测系统设置有：

HYDRUS模块，通过两套网格交叉切割形成更小的交叉单元，用于实现进行根区土壤水模拟；

MODFLOW模块，用于实现对地下水的模拟；

EFDC模块，用于实现河流、湖泊、水库、湿地、河口和海洋水体的地表河道水模拟。

2.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述HYDRUS模块的耦合方法包括以下步骤：

(1)获得新的土壤水分分布及上下边界一天内的累计流量；

(2)将HYDRUS模块算出的上边界积水量经SWAT处理后作为地表产流传给子流域中的主河道；同时将下边界流量传递给地下水；

(3)EFDC以其自身时间步长向前推进1天；

(4)将EFDC算出的河床与地下水交换量给MODFLOW；

(5)MODFLOW向前推进一个时间步，算出新的地下水位；

(6)将新的第下水位传给HYDRUS和EFDC。

3.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述HYDRUS模块采用一维模型模拟根区土壤水分运移，HYDRUS模块进行包气带土壤水运动模拟，其水分运移控制方程为Richards方程：

式中，θ为土壤含水率，h为水头，K为导水率，α为x轴与重力方向夹角，S为源项。

4.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述HYDRUS模块基于变量封装的数据交换方法包括：

(1)收集分类土壤渗流模拟模块中的输入输出数据；

(2)数据交换接口设计；

(3)修改土壤渗流模拟模块中输入文件读取程序；

(4)修改土壤水资源评估模块中土壤水分运动计算程序。

5.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述HYDRUS模块提高土壤渗流计算的稳定性的方法包括：

(1)自适应时间步长；

(2)将含水率改由直接通过土壤水分特征曲线来计算，对迭代计算中的负压水头采用了亚松弛方法。

6.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述EFDC模块包括：

水动力模块，用于对流速、水位、紊动混合系统、示踪剂、盐度进行检测；

水质模块，用于对藻类、有机物、磷、氮、DO、COD、金属、大肠杆菌进行检测；

泥沙模块，用于模拟泥沙的沉降、沉积、冲刷、再悬浮、底质交换过程进行检测。

7.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述EFDC模块与MODFLOW的耦合，交换方向由河道水水头与地下水水头的大小决定，河床水流通量计算方法为：

Q_R,i＝C_R,i·(h_R,i-h_G,i)

其中，Q_R,i为EFDC中第i个单元的河床水流通量，h_R,i为河道水水头，h_G,i为同一位置的地下水水头，C_R,i为与河床厚度、导水率相关的系数。

8.如权利要求1所述流域水质水量监测系统，其特征在于，所述EFDC模块的耦合方法包括以下方法：

(1)初始化，读入EFDC原始输入文件，读入交叉网格切割文件，修改EFDC计算参数；构建用于表示地表产流的源项变量，构建用于表示河床交换的源项变量；执行EFDC代码至开始时间推进前；

(2)地表产流，逐个将子流域的产流量转换为各EFDC单元的源项，将数值放入对应的源项数组；

(3)直接访问MODFLOW中的水头变量，根据插值方法求出EFDC中各单元位置的地下水水头；

(4)修改时间推进参数，开始时间推进计算，直至本次累计推进时间达到1天，每推进一个时间步调用一次河床水流通量计算程序；

(5)求出一天内每个EFDC单元中河床水流通量的累计值，以备MODFLOW访问。