山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站柴丽娜获国家专利权
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龙图腾网获悉山东省调水工程运行维护中心棘洪滩水库管理站申请的专利基于水动力-水质耦合模型的水污染溯源及预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119741982B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411938134.8,技术领域涉及:G16C10/00;该发明授权基于水动力-水质耦合模型的水污染溯源及预测方法是由柴丽娜;赵洪丽;崔子腾;王蓉慧设计研发完成,并于2024-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于水动力-水质耦合模型的水污染溯源及预测方法在说明书摘要公布了:本申请提供了基于水动力‑水质耦合模型的水污染溯源及预测方法,包括:基于胶东调水工程‑引黄济青线路段的水文资料及实测水文数据生成模型文件,将模型文件导入水动力模型,根据水动力模型输出的水位模拟值与水位实测值的差异度,率定糙率和渗漏系数,建立与引黄济青线路段适配的水动力模型;基于水质边界条件更新边界文件,将AD参数文件、水质参数的初始浓度值导入对流扩散模型,根据对流扩散模型输出的水质参数浓度模拟值与浓度实测值的差异度,率定纵向扩散系数和衰减系数,建立与引黄济青线路段适配的对流扩散模型;采用适配的水动力模型、对流扩散模型,对水污染进行溯源和预测。本申请能够提高水污染溯源、预测的准确率和效率。
本发明授权基于水动力-水质耦合模型的水污染溯源及预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于水动力‑水质耦合模型的水污染溯源及预测方法,其特征在于,所述方法包括: 基于胶东调水工程‑引黄济青线路段的水文资料及实测水文数据生成模型文件,将所述模型文件导入MIKE11的水动力模型,根据所述水动力模型输出的水位模拟值与水位实测值的差异度,率定所述水动力模型的糙率和渗漏系数,建立与引黄济青线路段适配的水动力模型;所述模型文件包括河网文件、断面文件、时间序列文件、边界文件、HD参数文件、模拟文件; 基于水质边界条件更新所述边界文件,将水质边界条件添加至所述边界文件中,将AD参数文件、水质参数的初始浓度值导入MIKE11的对流扩散模型,根据所述对流扩散模型输出的水质参数浓度模拟值与水质参数浓度实测值的差异度,率定所述流扩散模型的纵向扩散系数和衰减系数,建立与引黄济青线路段适配的对流扩散模型;所述水质参数包括TN、COD、硫酸盐、氟化物、氯化物、高锰酸盐指数、总磷; 采用与引黄济青线路段适配的水动力模型、对流扩散模型,对引黄济青线路段的水污染进行溯源和预测; 所述基于胶东调水工程‑引黄济青线路段的水文资料及实测水文数据生成模型文件,将所述模型文件导入MIKE11的水动力模型,根据所述水动力模型输出的水位模拟值与水位实测值的差异度,率定所述水动力模型的糙率和渗漏系数,建立与引黄济青线路段适配的水动力模型,包括: 步骤1.1:生成所述河网文件,包括:对引黄济青线路段进行河网概化,将引黄济青线路段概化成含分水口、提水泵站的一维河道;其中,所述提水泵站包括宋庄泵站、王耨泵站、亭口泵站、棘洪滩泵站; 步骤1.2:生成所述断面文件,包括:引黄济青的输水渠道为梯形断面明渠、渠道形状固定,利用断面插值工具处理引黄济青线路段的断面实测数据,生成出口闸至棘洪滩水库的断面文件; 步骤1.3:生成所述时间序列文件,包括:时间轴设为等时间间隔,计算步长设置为1d,时间步长设置为180,选择特定时间范围内的流量数据,下边界选择同时段水位数据,生成两个入流、特定分水以及泵站的流量时间序列以及下边界水位时间序列;其中,所述特定时间范围内的流量数据为2021年1月1日至2021年6月30日的流量数据; 步骤1.4:生成所述边界文件,包括:根据工程模拟情况,上边界设置为引黄济青沉砂池出口闸,选择北堤涵闸处流量作为黄河引水量;下边界设置为棘洪滩水库入库口;上边界的边界类型选择流量,下边界用水位进行控制,关联相应水位时间序列文件;汇水口以及分水口概化为点源,边界描述选择点源,边界类型为流量,关联各分水口的时间流量序列;分水流量设置为负数代表流出;汇水点设置为点源,关联总入流量的流量时间序列; 步骤1.5:生成所述HD参数文件,包括:将水位、流量的工程实测初始值设置为初始水位、初始流量;引黄济青线路段的渠道衬砌为全断面钢筋混凝土衬砌,初设糙率为:宋庄泵站、王耨泵站、亭口泵站、棘洪滩泵站引水渠和出水渠所在位置取0.015,沉砂池出口闸至弥河倒虹闸取0.02,弥河倒虹闸至亭口泵站取0.018,亭口泵站至棘洪滩泵站取0.024;初设渗漏系数为:沉砂池出口闸至白浪河倒虹闸取1e‑005,白浪河倒虹闸至入吴沟河节制闸取1e‑008,入吴沟河节制闸至棘洪滩泵站取1e‑005,宋庄泵站、王耨泵站、亭口泵站、棘洪滩泵站引水渠和出水渠所在位置取1e‑005; 步骤1.6:生成所述模拟文件,包括:整合所述河网文件、所述断面文件、所述时间序列文件、所述边界文件、所述HD参数文件,进行水动力模拟;模型选择水动力,模拟模式选择非恒定,时间步长设置为30分钟; 步骤1.7:运行MIKE11的水动力模型,率定糙率、渗漏系数,直至水动力模型输出的水位模拟值与水位实测值的差值满足第一率定终止条件,建立与引黄济青线路段适配的水动力模型; 所述基于水质边界条件更新所述边界文件,将AD参数文件、水质参数的初始浓度值导入MIKE11的对流扩散模型,根据所述对流扩散模型输出的水质参数浓度模拟值与水质参数浓度实测值的差异度,率定所述流扩散模型的纵向扩散系数和衰减系数,建立与引黄济青线路段适配的对流扩散模型,包括: 步骤2.1:设置AD参数文件,包括:设置水质参数的名称,分别为TN、COD、硫酸盐、氟化物、氯化物、高锰酸盐指数、总磷;设置水质参数的浓度单位,均为mgL; 步骤2.2:定义纵向扩散系数D=aVb;其中,V是流速,设置适用全域的系数a、系数b、纵向扩散系数最小值Dmin、纵向扩散系数最大值Dmax,获取引黄济青线路段的初始纵向扩散系数; 步骤2.3:设置各水质参数的初始浓度值,包括全域初始浓度值,以及关联河段名、里程数的局部初始浓度值; 步骤2.4:定义衰减系数K,单位d‑1,C=C0e‑Kt,其中,C为衰减后浓度,单位mgL,C0为衰减前浓度,单位mgL,t为时间,单位d;设置引黄济青线路段中各子线路段的初始衰减系数; 步骤2.5:将水质边界条件添加至所述边界文件中; 步骤2.6:导入所述AD参数文件、各水质参数的初始浓度值,设置结果输出文件及保存频率,运行MIKE11的对流扩散模型,率定纵向扩散系数、各水质参数对应的衰减系数,直至所述对流扩散模型输出的各水质参数浓度模拟值与其浓度实测值的差值满足第二率定终止条件,建立与引黄济青线路段适配的对流扩散模型; 所述方法还包括: 建立多个典型流域的水动力模型和对流扩散模型; 根据流域基本信息,计算待处理流域与各典型流域的相似度; 采用与所述待处理流域相似度最高的典型流域的水动力模型和对流扩散模型,对所述待处理流域的水污染进行溯源和预测。
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