[发明专利]用于水华防控的河道内生态环境需水量分析方法

说明书

本发明涉及用于水华防控的河道内生态环境需水量分析方法，包含步骤：设置采集点，获取水下地形数据、水文数据、水利工程数据、水质数据和水生态数据；构建河道水动力模型；构建水生态数值模型；计算采集点处水文边界条件；率定和验证河道水动力模型、水生态数值模型；将河道水动力模型的计算结果与水生态数值模型耦合，计算得到用于水华防控的河道内生态环境需水量。本发明利用水体自净能力，运用水力学法调水引流，通过外部工程的合理调度，防控水华的爆发，大幅减少了工作量和造价，易于实现；根据实时采集的数据动态调配水流量，大幅降低了实现周期，及时性高；有利于实现区域环境自治以及水资源的统一配置。

技术领域

本发明涉及水生态技术领域，具体地涉及用于水华防控的河道内生态环境需水量分析方法。

背景技术

随着流域内人口的增加，工农业生产的迅速发展，城镇大量工业废水、生活污水排放入湖，导致湖水的营养盐和有机质增加，湖泊富营养化进程加快，水资源的日益短缺，生态环境用水需求越来越受到相关专家学者的高度重视。近年来河道水质治理力度逐步加大，我国水体污染得到部分改善，但是蓝藻水华并没有得到有效控制，甚至出现部分时段较大面积水华事件，水华蓝藻总量显著增高，河道水华的治理仍然需要更多的关注与投入。

目前国内外针对河道水华防控研究大多集中在评价方面，且已有的研究方向主要集中在环境事故的风险评估和应急处理等方面。关于水华的治理工作，多数是从管理制度角度入手，控制污水的排入，提升污水的处理效率，做好河道的生态修复，加强监控能力，把握水华变化。

河道水华防控方法的现有技术主要方法有4大类：控制营养盐、直接去除藻类、生物调控和生态修复工程；此外也有少量建立一体化的流域污染源排放、水质自动监测和水华卫星遥感解译联合监测、预警、管理和决策平台。

现有技术的的缺陷在于：

(1)工作量大，造价高，不易实现；

(2)实现周期过长，不能及时解决问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供用于水华防控的河道内生态环境需水量分析方法，其目的在于依靠河流自身能力，通过合理的调度，即可防控水华。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种用于水华防控的河道内生态环境需水量分析方法，包含以下步骤：

S100.在河道内设置采集点，获取所述采集点处的水下地形数据、水文数据、水利工程数据、水质数据和水生态数据；

S200.根据所述水下地形数据、所述水文数据和所述水利工程数据构建河道水动力模型；

S300.根据所述水质数据和所述水生态数据构建水生态数值模型；

所述水生态数值模型是针对藻类的动态模型，按下式表达：

其中：B_x为藻类的藻类生物量；t是时间；P_x是藻类的生产率；BM_x是藻类的基础代谢率；PR_x是藻类的捕食率；WS_x是藻类群的正沉降速度；WB_x是藻类群的外部负荷；V是细胞体积；x为藻类的种类，x∈{蓝藻,硅藻,绿藻,大型藻类}；Z为沉降深度；

所述水生态数值模型中的源汇项是：繁殖、基础代谢、捕食、沉降和外部负载；

S400.计算所述采集点处的水文边界条件；

S500.对所述河道水动力模型进行率定和验证；对所述水生态数值模型进行率定和验证；

S600.将所述河道水动力模型的计算结果与所述水生态数值模型耦合，计算得到用于水华防控的河道内生态环境需水量。