(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111662312.5 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国科学院东北地理与农业 生态研 究所 地址 130000 吉林省长 春市高新 技术产业 开发区长东北核心区盛北 大街4888号 (72)发明人 崔庚　王珊　佟守正　刘言　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市文 洋专利代理事务 所(普通合伙) 23210 代理人 何强 (51)Int.Cl. G06Q 50/26(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 以提升下游河流水质为目标的水库生态放 流量的核算方法 (57)摘要 以提升下游河流水质为目标的水库生态放 流量的核算方法， 涉及水库生态 放流量的核算方 法。 它是要解决现有的放流量不足、 个别断面水 质在个别月份不达标， 造成河道流量衰减、 河流 污染严重及河流生态系统脆弱的技术问题。 本方 法： 一、 目标河段确定与数据搜集； 二、 河流水质 断面时空变化分析； 三、 用水文学方法计算最小 生态流量； 四、 水动力和水质模型建立与验证； 五、 模拟预测； 六、 比较和确定方案。 本发明的方 法易于实施， 计算结果更加精确， 具有操作性。 可 用于水资源管理技 术领域。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114331787 A 2022.04.12 CN 114331787 A 1.以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征在于该方法按照以下步骤 进行： 一、 目标河段确定与数据搜集： 确定目标河流和上游水库， 搜集河流流域各目标河段监测断面的位置、 地形、 5 ‑10年内 各时段的流速、 水深、 水位、 流量、 污染物组分和污染物浓度， 以及年径 流量、 多年平均流量； 搜集上游水库的位置、 水位和流 量数据； 二、 河流水质断面时空变化分析： 根据步骤一搜集的污染物组分和污染物浓度， 采用单因子评价法确定河流的超标污染 物， 并确定超标污染物浓度的时空分布规律， 计算出丰水期、 平水期、 枯水期的超标污染物 浓度， 作为超标污染物组分浓度边界输入值； 三、 水文学 方法计算 最小生态流 量： 采用水文学法中的Tennant法计算目标河段各断面逐月的生态流量， 河道生态流量的 计算公式如下： WB＝MiNi 式中： WB为河道生态流量， 单位为 m3/s； Ni为对应的第i月份的推荐 流量百分比； Mi为一年 内第i个月多年平均流 量， 单位为m3/s； 四、 水动力和水质模型建立与验证： 选择二维水质水动力模型MIKE系列软件中的MIKE21模型对目标河段进行水质水动力 模拟， 建立模型所需的地形、 流速、 水深、 流量、 水位数据， 进行前处理， 导入MIKE软件， 进行 网格划分， 地形差值， 在此基础上， 建立水质水动力模型， 并进 行模拟误差 分析， 使模拟相对 误差在±30％以内， 纳什系数NSE>0.5， 拟合优度R2>0.6； 五、 模拟预测： 在水质水动力模型的基础上， 以步骤二的丰水期、 平水期、 枯水期的超标污染物组分浓 度边界输入值作为边界条件， 通过WQ ‑水质模块模拟在不同的水库放流量下， 下游河道 监测 断面的污染物的迁移规律， 当断面污染物组分浓度满足该断面的水质目标时， 将输入模型 的水库放 流量作为模拟生态放 流量； 六、 比较及确定方案： 将模拟生态放流量与步骤三得到的最小生态流量比较， 以模拟生态放流量与最小生态 流量中较大者作为水库生态放 流量， 完成以提升水质为目标的水库生态放 流量的核算。 2.根据权利要求1所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征在 于步骤二中所述的筛选河水中的超标污染物， 是将河水中实测污染物浓度与相应类别的水 质标准比较， 如果浓度超过相应 类别的水质标准中对应的浓度值， 则为超标污染物。 3.根据权利要求2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征在 于所述的水质标准为 《地表水环境质量标准》 (GB3838 ‑2002)和/或国控断面的饮用水水源 水质目标。 4.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于步骤三中所述的推荐流 量百分比为10％。 5.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于步骤三中所述的多年平均流 量是指自有监测资料以来的3～70年的平均流 量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114331787 A 26.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于步骤四中所述的前处 理是指将数据整理成模拟模型 所需要的输入格式。 7.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于步骤四中所述的超标污染物浓度指标为COD、 NH3‑N和/或TP 指标。 8.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于步骤四中所述的水质水动力模型的基本方程及求 解方法如下： 式中： H为水深， H＝h+l， 其中l、 h分别为水位和水深， l、 h的单位均为m； p、 q分别为x、 y方向上的流 通通量， p、 q的单位均为m3/s； c为谢才系数； g为重力加速度， g的单位 为m/s2； f为科式力系数； ρ 为水的密度， ρ 的单位 为kg/m3； W、 Wx、 Wy为风速及在x、 y方向上的分量， W、 Wx、 Wy的单位均为m/s； fW为风阻力系数； τxx、 τxy、 τyy为有效剪切力分量， τxx、 τxy、 τyy的单位均为 N。 9.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特征 在于水质模型基本方程及求 解方法如下： 式中： Ci为污染物浓度(mg/L)； U、 V为x、 y方向上的流速分量， U、 V的单位 为m/s； Ex、 Ey为x、 y方向上的扩散系数； Ki为污染物降解系数； Si为污染物 底泥释放项。 10.根据权利要求1或2所述的以提升水质为目标的水库生态放流量的核算方法， 其特 征在于步骤五中所述的水质目标是指GB3838 ‑2002 《地表水环境质量标准》 和/或国控断面 的水质目标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114331787 A 3