[发明专利]一种利用风向辅助浅水湖泊水环境改善的方法

摘要

本发明公开了一种利用风向辅助浅水湖泊水环境改善的方法，包括步骤1，水文情势及水质评价：包括步骤11，水文情势评价、步骤12，水质评价；步骤2，污染源调查；步骤3，水环境数学模型构建：包括步骤31，水动力模型模拟；步骤32，水质模型模拟；步骤33，生态模拟：对水环境待改善的浅水湖泊的生态环境中的叶绿素a进行模拟；步骤4，风向辅助水环境改善计算：包括步骤41，湖区划分、步骤42，湖区水动力模型模拟、步骤43，最佳风向寻找。本发明基于风向的不同对浅水湖泊现状水质改变状况，趋利避害，将会是水环境领域一项创新。

主权项

1.一种利用风向辅助浅水湖泊水环境改善的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，水文情势及水质评价，包括如下两个步骤：步骤11，水文情势评价，对水环境待改善的浅水湖泊所涉及流域范围内的湖泊或河道，采用如下两种方法进行水文情势评价：a）对于拥有流量记录的水文站所在的湖泊或河道，直接运用水文站自动记录的近三年的水文数据进水文数据分析，最后得到各自湖泊或河道在不同降雨保证率情况下的的地表径流；b）对于未建立水文站的湖泊或河道，收集浅水湖泊的流域范围内近30年以上的降雨量资料，并对流域进行P‑III曲线计算，得到各湖泊或河道的流量；步骤12，水质评价：对水环境待改善的浅水湖泊所涉及流域，收集小流域范围内的3~5年水质监测资料，进行全指标评价；步骤2，污染源调查：对水环境待改善的浅水湖泊的流域范围内近2年工业、污水厂、人口、养殖业、种植业的污染物排放量进行计算，并进行分区域统计；步骤3，水环境数学模型构建：对浅水湖泊进行数值模拟，模拟内容包括水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟；具体模拟方法如下：步骤31，水动力模型模拟：上游为流量控制边界条件，下游为水位控制边界条件；将步骤1中浅水湖泊上游所对应的湖泊或河道的历年实测流量或者换算后的地表径流作为上游边界；将浅水湖泊下游若干支流的水位作为下游边界条件；步骤32，水质模型模拟：将步骤2调查得到的污染物排放量作为污染源；将步骤12中水质评价结果中其中一整年的水质评价数据代入水质模型进行计算；步骤33，生态模拟：对水环境待改善的浅水湖泊的生态环境中的叶绿素a进行模拟，模拟方法为：将同一时刻浅水湖泊中叶绿素a的浓度数据运用于该时刻模型计算，对模型进行率定，得到模型的相关参数，其中，模型包括步骤31和步骤32构建的水动力模型和水质模型；运用率定后模型参数对其他时段的模型进行计算，当模型计算和实测数据相一致后，则认为模型率定成功，简称率定模型，率定模型将能用于预测未来某时刻叶绿素a的浓度；步骤4，风向辅助水环境改善计算：在步骤31构建的水动力模型中，在其他条件不变仅改变风向的情况下，研究不同的风向对浅水湖泊中水质浓度的影响，水质浓度影响包括水质浓度场分布和水质浓度大小的变化，直至寻找到扰动水质的最佳风向，在最佳风向时，水质最优；最佳风向寻找方法如下：步骤41，湖区划分：将水环境待改善的浅水湖泊划分成若干个不同的湖区；步骤42，湖区水动力模型模拟：对步骤41划分的每个湖区均首先按照北风0°、东北风45°、 东风90°、 东南风135°、 南风180°、 西南风225°、西风270°、 西北风315°，也即从北风开始，按照分别增加45°进行水动力模型计算；步骤43，最佳风向寻找：若不同湖区水质浓度相对一致时，则认为湖泊水质较为均匀，此时的风向为最佳风向；若不同湖区的水质较为接近，但仍然有一定的差异，则在此风向所对应的度数前后45°范围内，以15°的风向间距进行模拟，寻找得到最佳风向。