[发明专利]一种提高热分层水库溶解氧浓度的方法

权利要求书

1.一种提高热分层水库溶解氧浓度的方法，其特征在于，包括：

S1、获取水库的物理参数；

S2、计算热稳定性度量指标，并确定水库的热分层持续时间和稳定程度，

计算热稳定性度量指标的方法为施密特稳定性指数、APE潜在势能指数、梯度理查森数或布伦特-维塞拉浮力频率的平方；

施密特稳定性指数的计算公式为：

其中，S为稳定性，单位为J / m²；Z为水体总深度，单位为m；A₀为湖库表面积，单位为m²；A_z为水深z处的面积，单位为m²；z_g为完全混合状态下重力中心处的深度，单位m；g为重力加速度，单位为m/s²；

APE潜在势能指数的计算公式为：

其中，APE单位J/m⁴；Z为水体总深度，单位为m；ρ为不同水层处水体密度，单位为kg/m³；ρ^*为水库垂直方向的平均密度，单位为kg/m³；g为重力加速度，单位为m/s²；

梯度理查森数的计算公式为：

其中，R_i为无量纲数；当R_i0时，流体稳定分层；当R_i10时，表明水体存在稳定的层化现象；当R_i0.25时，垂向水体容易产生层间交换；当R_i趋于0，垂向密度一致；当R_i0时，流体处于非稳定状态；

布伦特-维塞拉浮力频率的平方的具体计算公式为：

其中，N²单位为s^-2，当N²5×10^-5s^-2时，水体处于混合状态；当N²5×10^-4s^-2时，水体处于稳定分层状态；当5×10^-5s^-2N²5×10^-4s^-2时，水体为弱分层状态；

所述不同水层处水体密度ρ的计算公式为：

其中，T为不同水层处的水温，单位为℃；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为常数，取值分别为a₀=999.8452594，a₁=6.793952×10^-2，a₂=-9.095290× 10^-3，a₃=1.001685 ×10^-4，a₄=-1.120083×10^-6，a₅=6.536332×10^-9；

S3、根据水库所处的热分层时期，判断水库底层溶解氧浓度是否逐渐降低，是否处于缺氧状态，若均为是，进入步骤S4，否则热分层水库不需要提高溶解氧；

S4、采用硝酸盐调整热分层水库底部溶解氧的消耗：

在预设时期的库尾增加来水硝酸盐缓冲物质浓度，缓冲底部溶解氧的消耗；根据水库缺氧持续时间、严重程度及水动力特征，确定硝酸盐最适宜的入库浓度；根据不同水位、不同下泄流量，确定硝酸盐最适宜入库时间；

硝酸盐发生反硝化作用时，硝酸盐作为氧化剂氧化有机物的反应过程，反硝化的具体计算公式为：

其中，N为反硝化反应减少溶解氧的消耗量，单位为mg/L；为硝酸盐浓度，单位为mg/L；Y为反硝化反应中消耗单位质量硝酸盐对氧的缓冲量，为常数取值为2.86；K为20℃下反硝化反应速率，单位为d^-1；为反硝化反应的温度调整系数。