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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了一种基于城市区域水文水利过程的水环境容量预测方法，包括：使用SWMM模型搭建研究区域数学模型，将研究区域的水文资料以及河道资料录入模型，并将各项参数保存到*.inp研究区域边界文件；使用Fortran语言编写ADV模型和WASP模型；使用Python语言编写PySWMM模型；将PySWMM模型、ADV模型以及WASP模型耦合为PySWMM‑WQ模型，采用模型试算法，在PySWMM‑WQ模型中逐步提高某一区域的污染物释放量以计算得到研究区域的水环境容量。本发明可用于模拟计算城市区域水文水利过程的水环境容量及污染物浓度变化过程，为城市水环境治理提供了一种新的研究方法。

主权项：1.基于城市区域水文水利过程的水环境容量预测方法，其特征在于，包括以下步骤：使用SWMM模型搭建研究区域数学模型，将收集到的研究区域的水文资料以及河道资料详细录入模型，并将模型中的各项参数保存到*.inp研究区域边界文件；建立污染物对流扩散模型ADV和污染物生化反应模型WASP，其中ADV模型用于计算河流中污染物质的对流扩散过程，WASP模型用于计算不同污染物质之间的生化反应过程；在PySWMM第三方库的基础上建立水动力计算模型，即PySWMM模型；将PySWMM模型、ADV模型以及WASP模型耦合为PySWMM-WQ模型，其计算基本方式为：使用PySWMM模型读取*.inp研究区域边界文件并根据控制规则计算生成*.out水动力结果文件，*.out水动力结果文件中包含了河流的所有水动力条件，在PySWMM模型中，采用求解圣维南方程组来计算水流流速、流量参数，计算公式为： 其中，Q为流量；H为水深；A为过水断面面积；g为重力加速度；Sf为摩阻比降；t为模型模拟时间；x为两点间距离；进一步将*.out水动力结果文件转换为*.dat模拟结果文件；启动ADV模型和WASP模型，并读取PySWMM模型输出的*.dat模拟结果文件；ADV模型计算污染物在河网中的对流扩散过程，在ADV模型中，计算污染物在河流中的对流扩散过程的公式为： 其中，A为过水断面面积；C为深度平均的溶质浓度；t为模型模拟时间；Kxx为二维扩散系数张量的各组分；Q为流量；x为两点间距离；S为源项；WASP模型计算不同污染物之间的生化反应过程并以此修改ADV模型的计算结果，在WASP模型中，采用以下污染物质质量守恒方程计算不同污染物之间的生化反应过程： 其中，C表示深度平均的溶质浓度；t表示模型模拟时间；Uy，Uz分别表示纵向、横向、垂向对流速度；Ey，Ez分别表示纵向、横向、垂向扩散系数；SL表示点源和面源负荷；SB表示边界负荷；SK表示源漏项目；x1为纵向距离；y为横向距离；z为垂向距离；将ADV模型和WASP模型计算得到的污染物浓度时空变化过程数据保存在*.dat模拟结果文件中；采用模型试算法，在PySWMM-WQ模型中逐步提高某一区域的污染物释放量以计算得到研究区域的水环境容量。

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