[发明专利]一种低影响开发设施的水量水质模拟计算方法

说明书

一种低影响开发设施的水量水质模拟计算方法，包括如下步骤：1、模拟研究区的水文径流、管渠水流及水质的传输过程，计算现状条件下的污染物的累积量和冲刷量；2、基于低影响开发设施各结构层的水量连续性方程及污染物一级降解反应方程求解水量水质的蓄滞与传输转化过程；3、分析低影响开发设施对水量水质的控制效果，评估低影响开发设计方案的目标可达性。该方法综合考虑各结构层对水量水质的调蓄和削减能力，从低影响开发设施各结构层的水量水质精细化模拟角度出发，实现低影响开发设施的水量水质精细化模拟，评估地表径流控制率和污染物削减率等指标。

技术领域

本发明涉及海绵城市建设中低影响开发设施模拟技术领域，特别是涉及一种低影响开发设施的水量水质模拟计算方法。

背景技术

近年来，海绵城市如火如荼，在提升城市排水系统能力时优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”。

在海绵城市建设中，低影响开发设施是重要的工程措施，具有控制地表径流和面源污染的作用，而低影响开发设施效果的准确评估对辅助方案设计具有重要意义。目前利用数学模型对低影响开发设施的水量水质模拟已有相关研究，然而模型中水量水质的计算方法不尽相同。

发明内容

本发明提出一种低影响开发设施的水量水质模拟计算方法，该方法综合考虑各结构层对水量水质的调蓄和削减能力，从低影响开发设施各结构层的水量水质精细化模拟角度出发，实现低影响开发设施的水量水质精细化模拟，评估地表径流控制率和污染物削减率等指标。

如上构思，本发明的技术方案是：一种低影响开发设施的水量水质模拟计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、模拟研究区的水文径流、管渠水流及水质的传输过程，计算现状条件下的污染物的累积量和冲刷量；

步骤二、基于低影响开发设施各结构层的水量连续性方程及污染物一级降解反应方程求解水量水质的蓄滞与传输转化过程；

步骤三、分析低影响开发设施对水量水质的控制效果，评估低影响开发设计方案的目标可达性。

进一步，步骤一所述水文径流计算包括地表产流和地表汇流，地表产流的入渗量通过求解霍顿Horton公式计算，地表汇流采用非线性水库方程计算，所述管渠水流及水质的传输过程的计算利用马斯京跟法或者修正的Puls方法计算，所述污染物的累积量采用指数累积算法计算，冲刷量采用指数冲刷算法或者 EMC冲刷算法计算。

进一步，所述地表产流的入渗量采用霍顿Horton公式计算的方法是：

①雨季入渗能力和入渗量计算公式为：

式中：f为t时刻的入渗能力，mm/s；F为t时刻的入渗量，mm；f_∞为最小入渗能力，mm/s；f₀为最大入渗能力，mm/s；t为入渗时间，s；k_d为入渗衰减系数，s^-1；

②旱季入渗能力计算公式为：

式中：t_w为地表入渗能力恢复曲线中f为f_∞时对应的时间，k_r为入渗恢复系数，s^-1。

进一步，所述地表汇流采用非线性水库法求解的方法是：

地表径流计算公式为：

式中：A为汇水区面积，m²；n为汇水区曼宁系数；W为汇水区特征宽度， m；S为汇水区坡度，d为地表水深，m；d_s为地表洼蓄深度，m；