[发明专利]一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法

权利要求书

1.一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，获取湖库水文气象数据，并采集湖库Δt时段内，即T_k时刻至T_k+1时刻水样和湖库补给项、排泄项水样，进行水化学分析，确定Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-浓度；

步骤2，建立水量平衡方程和氯离子质量守恒方程，计算地下水入湖径流量和地下水出湖径流量；

具体为：根据质量守恒定律可得式(1)和式(2)：

式中，GI为地下水入湖径流量，GO为地下水出湖径流量，ΔV为湖库Δt时段内水体体积变化量；Cl_P为大气降水氯离子浓度，Cl_SI为地表径流补给水体氯离子浓度，Cl_GI为地下径流补给水体氯离子浓度，Cl_HI为人工补水水体氯离子浓度，为Δt时段内湖库水体氯离子浓度均值，V_Tk和V_Tk+1分别为湖库T_k和T_k+1时刻水体体积，Cl_Tk和Cl_Tk+1分别为湖库T_k和T_k+1时刻水体氯离子浓度；

联立式(1)和式(2)，求解得到此时段地下水入湖径流GI、地下水出湖径流量GO；

步骤3，计算T_k和T_k+1时刻湖水矿物饱和度S；

步骤4，确定虚拟水样以及解耦蒸发的影响；具体为：

由质量守恒定律计算出末时刻T_k+1水样对应的第i种(i＝1，2，...，6)组分值m_i，包括Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和HCO₃^-，如式(3)所示；

式中，A_i,P为大气降水第i种组分浓度，A_i,SI为地表径流补给第i种组分浓度，A_i,GI为地下水入湖径流第i种组分浓度，A_i,HI为人工补水第i种组分浓度，A_Ti为T_i时刻湖库水体第i种组分浓度，为Δt时段内湖库水体第i种组分浓度均值；

从T_k时刻到T_k+1时刻，湖库水体各组分浓度分布变化至A_i；

设第i种组分T_k+1时刻湖水实际观测浓度为R_i,T1；

当A_iR_i,T1时，表示水文地球化学作用使第i种离子含量在末时刻水样中减小；

当A_i＝R_i,T1时，表示水文地球化学作用使第i种离子含量在末时刻水样中不变；

当A_iR_i,T1时，表示水文地球化学作用使第i种离子含量在末时刻水样中增加；

此时，将蒸发作用影响下的各离子组成的水样定义为虚拟水样；

步骤5，确定参与反应的水文地球化学作用，建立六元一次方程，求解水文地球化学反应量，并与湖水矿物饱和度进行对比，解耦水文地球化学作用的影响；具体为：

虚拟水样和T_k+1时刻水样中第i种离子的质量增减量即为水文地球化学作用下此离子的质量增减量，记为b_i；模拟求解湖水从“虚拟水样”至T_k+1时刻湖水样过程中的相关水文地球化学作用，如式(4)所示；

虚拟水样+反应物＝T_k+1时刻湖水样+生成物(4)；

在初始水体中，每升水中溶解了x₁的第一种矿物、x₂的第二种矿物、…、x_m的第n种矿物后，形成了终点水质，且与初始混合水质相比，终点水质中的第i中元素的增量为b_i，如式(5)所示；

式中，a_ij为第i中元素相对于第j中矿物的化学计量数，在数值上等于1mol第j种矿物完全溶解所产生的第i种元素的摩尔数；

选取j种矿物元素，建立j元一次方程，求解x_j，x_j为正值表示溶解，负值表示沉淀；将x_j的正负号与矿物溶解度S的正负号进行对比，若一致，表示计算结果正确，若不一致，表示式(4)中选取的反应物和生成物需要调整，重复进行步骤5，直至计算结果正确。

2.根据权利要求1所述的一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法，其特征在于，所述步骤1中，湖库补给项为大气降水量P、地表径流补给量SI、人工补水量HI；湖库排泄项为蒸发量E、地表径流排泄量SO、人类开发利用量HO。