[发明专利]一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法

说明书

本发明公开了一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法，具体为：首先，获取湖库水文气象数据，并采集湖库Tsubgt;k/subgt;时刻至Tsubgt;k+1/subgt;时刻水样和湖库补给项、排泄项水样，进行水化学分析，并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；之后计算Tsubgt;k/subgt;和Tsubgt;k+1/subgt;时刻湖水矿物饱和度；再确定虚拟水样以及解耦蒸发的影响；最后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。本发明的方法，实现蒸发作用和水文地球化学作用对湖库水体盐分影响的解耦，即分别量化蒸发和水文地球化学作用对水体盐分的影响，为湖泊资源管理及调控方案制定提供科技支撑。

技术领域

本发明属于水环境及生态保护技术领域，具体涉及一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法。

背景技术

目前全球面临严峻的水危机已是不争的事实，水量型缺水和水质型缺水问题成为制约社会经济发展的重要因素。全球约21％的淡水资源来自于湖库，淡水湖占我国湖泊总面积的45％，成为工农业生产生活的重要水资源，同时在维持区域生态环境中发挥着重要作用。水体蒸发是自然界水分循环过程中的一个主要环节，由于水面蒸发仅蒸走了水分，把盐分留在了湖中，伴随着水体蒸发过程中的盐分累积，湖库水体盐分含量增加甚至咸化，大大地降低了其资源价值和生态价值。受有限的降水和地表径流影响，对旱区湖库的影响尤为突出。

目前通常以不同时段湖库水体总溶解性固体(total dissolved solids,TDS)含量来研究其盐分的变化特征，基于质量守恒定律通过水均衡计算盐分均衡。然而，蒸发作用影响下的盐分的变化并非简单线性过程，而是伴随着一系列的水文地球化学反应，如碳酸岩沉淀、蒸发岩溶解、阳离子交替吸附作用等。蒸发作用下的水文地球化学过程受到气候条件、湖水补给源等因素的共同影响，呈现明显的动态变化特征。但是，这种蒸发和水文地球化学耦合作用对盐分增加或削减的贡献往往被忽略，增加了湖库水体盐分变化模拟还原和预测中的不确定性。因此，解耦湖库蒸发对盐分影响，对此过程的深入理解有助于开展湖泊资源管理及调控方案制定，具有重要理论价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法，实现蒸发作用和水文地球化学作用对湖库水体盐分影响的解耦。

本发明所采用的技术方案是，一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法，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；

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；

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。

本发明的特点还在于，

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。

步骤2中，具体为：根据质量守恒定律可得式(1)和式(2)：