[发明专利]一种模拟再生水补给湖泊中污染物动态归趋分布的方法

说明书

本发明公开了一种模拟再生水补给湖泊中污染物动态归趋分布的方法，它包括（1）建立地形数据库；（2）建立水动力学模型；（3）建立逸度模型；（4）耦合模型。本发明公开的模拟再生水补给湖泊有机物动态归趋的水动力耦合逸度模型的方法所具有的积极效果在于可以模拟再生水补给湖泊的真实情景，可以准确描述再生水补给湖泊过程中有机物在环境系统归趋的时间和空间分异特征，进而能够为再生水的科学补给和污染物的有效管控提供可靠的理论依据。

技术领域

本发明属于再生水安全利用以及湖泊中有机污染物迁移归趋模拟技术领域，特别是涉及一种模拟再生水补给湖泊过程中有机污染物时空迁移归趋分布的方法。

背景技术

再生水作为一种重要的河湖生态补给水源，有效缓解了城市生态用水危机，然而由于再生水原水水质的复杂性以及处理工艺的局限性，其中含有大量微污染物，可通过河湖补给进入水环境的各介质中，继而影响水生态系统的安全与健康。因此，确定污染物随再生水补给进入湖泊后的环境归趋，对于再生水生态风险管控与湖泊环境污染防治尤为重要。

大量研究证实，加拿大特伦特大学的Mackay教授提出的逸度模型是确定污染物环境归趋的重要手段，它可以补充监测数据、预测未来情景，并可以基于迁移转化机理解释监测数据，为污染物的预先防范与修复管控提供科学指导。Mackay团队根据有机物在大气、水、沉积物之间的迁移转化机理陆续提出Ⅰ级（封闭稳态平衡系统）、Ⅱ级（开放稳态平衡系统）、Ⅲ级（开放稳态非平衡系统）、Ⅳ级（开放动态非平衡系统）逸度模型。国内外研究人员基于逸度模型原理相继开发了不同尺度的多介质归趋模型和软件，如Mackay等构建的QWASI模型即为专门针对湖泊的局部尺度模型，由于模型简单、可靠、易于计算，被广泛应用。传统的湖泊多介质模型通常基于介质混合完全均匀的假设，介质内各部分的物理化学性质完全相同，不考虑源排放和水动力学造成的空间特异性，然而，在再生水补给湖泊的情景中，这种传统局部尺度模型难以反映真实环境系统，逸度模型均一性的假设会导致测量值和预测值之间的差异；而大尺度模型的分辨率较低，不适用于模拟局部尺度的污染物归趋。

针对这一问题，本发明采用大尺度模型的思路，将湖泊区域进行网格划分，通过水动力学模型与IV级逸度模型的耦合，构建具有空间分异特征的动态多介质模型，适用于模拟再生水补给湖泊的真实情景；并结合参数敏感性分析，确定影响有机物环境归趋的关键因素，为后续地表水环境中PAEs的修复管控与再生水的安全利用提供有效的科学依据。

发明内容

大量研究证实，加拿大特伦特大学的Mackay教授提出的逸度模型是确定污染物环境归趋的重要手段，它可以补充监测数据、预测未来情景，并可以基于迁移转化机理解释监测数据，为污染物的预先防范与修复管控提供科学指导。Mackay团队根据有机物在大气、水、沉积物之间的迁移转化机理陆续提出Ⅰ级（封闭稳态平衡系统）、Ⅱ级（开放稳态平衡系统）、Ⅲ级（开放稳态非平衡系统）、Ⅳ级（开放动态非平衡系统）逸度模型。国内外研究人员基于逸度模型原理相继开发了不同尺度的多介质归趋模型和软件，如Mackay等构建的QWASI模型即为专门针对湖泊的局部尺度模型，由于模型简单、可靠、易于计算，被广泛应用。传统的湖泊多介质模型通常基于介质混合完全均匀的假设，介质内各部分的物理化学性质完全相同，不考虑源排放和水动力学造成的空间特异性，然而，在再生水补给湖泊的情景中，这种传统局部尺度模型难以反映真实环境系统，逸度模型均一性的假设会导致测量值和预测值之间的差异；而大尺度模型的分辨率较低，不适用于模拟局部尺度的污染物归趋。

针对这一问题，本发明采用大尺度模型的思路，将湖泊区域进行网格划分，通过水动力学模型与IV级逸度模型的耦合，构建具有空间分异特征的动态多介质模型，适用于模拟再生水补给湖泊的真实情景；并结合参数敏感性分析，确定影响有机物环境归趋的关键因素，为后续地表水环境中PAEs的修复管控与再生水的安全利用提供有效的科学依据。

发明内容