CN109264801B - 基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 - Google Patents
基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109264801B CN109264801B CN201811186610.XA CN201811186610A CN109264801B CN 109264801 B CN109264801 B CN 109264801B CN 201811186610 A CN201811186610 A CN 201811186610A CN 109264801 B CN109264801 B CN 109264801B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flow
- algae
- bristle algae
- channel
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/20—Prevention of biofouling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/152—Water filtration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,涉及渠道水质保障技术领域。该方法通过渠道内控除刚毛藻重点位置和目标调度流量的确定,制定闸门调度方案和打捞装置处置方案,应用闸门调度,可以改变刚毛藻生存的水动力生境条件,有效调控渠道重点控除刚毛藻位置的流速,实现集中冲刷清除两侧侧壁刚毛藻,结合处置措施,最终实现了短时间集中、高效、无害化清除渠道侧壁刚毛藻,降低了现状其生长季节持续脱落对渠道型饮用水源地的水质的影响。
Description
技术领域
本发明涉及渠道水质保障技术领域,尤其涉及一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法。
背景技术
刚毛藻分布十分广泛,在我国河道、渠道、湖泊水库中都较为常见。春、秋季节输水渠道两侧侧壁刚毛藻爆发,其正常生长死亡可能导致藻团长时间持续、大量脱落,不仅会破坏渠道的自然观赏性、导致河流水质pH值和溶解氧超标,且会造成取水口堵塞,对渠道型饮用水源地的水质和日常供水产生影响。
目前,国内外控除底栖藻,尤其是刚毛藻的措施大多都是两种方法,即物理法和化学法。主要的化学方法有使用除草剂或生物产品等去除刚毛藻、使用过氧化氢处理着生刚毛藻等。这些方法虽然去除水体中的着生刚毛藻的效果较好,但投加药物除藻的这种方法会对水质产生危害,同时也会增加自来水厂负担,还有可能破坏渠道内脆弱的生态系统。因此化学法不适用于渠道型饮用水源地的刚毛藻清除工作。
物理方法主要是靠人工打捞着生刚毛藻,然而渠道型饮用水源地线路长、藻团持续脱落时段往往又长达两个月以上,传统物理措施工作量较大,处置成本随之增加。
面向输水渠道两侧侧壁刚毛藻在春秋季的持续、大量脱落,对于输水渠道闸群控制调度结合处置措施来实现渠道型饮用水源地的刚毛藻控除技术的研究相当匮乏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,包括如下步骤:
S1,基于水动力模型计算得到渠道内流速分布,分析低流速位置,结合藻类生长信息,确定渠道内控除刚毛藻重点位置;
S2,基于渠道内控除刚毛藻重点位置以及边坡藻类脱落临界流速,通过三维模型逐步增大流量进行试算,确定控除刚毛藻的目标调度流量;
S3,基于目标调度流量和初始流量,建立水力学模型,利用水力学模型模拟计算在目标调度流量下的水面线和初始流量下的水面线;
S4,依据S3得到的水面线和渠池特征计算得到目标调度蓄量,以当前蓄量和目标调度蓄量之间的蓄量差作为调整依据,确定每个节制闸的闸门流量变化过程;
S5,利用渠池的均匀流流速计算被冲刷脱落入水体的刚毛藻前缘和后缘到达打捞装置点的时间,以刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
优选地,S1包括如下步骤:
S101,确定控除藻重点位置分析的关键指标,包括:渠道两侧内壁藻类生长带长度和对应位置的流速,以两侧内壁藻类生长带长度作为表征刚毛藻生长规模的关键指标,以流速作为表征刚毛藻水动力生境条件的关键指标;
S102,建立渠道三维水动力模拟模型,通过求解三维水动力模型,得到渠道内流速分布;
三维水动力模型基本方程为:
连续方程:
动量方程:
式中:z=(z*+h)/H=(z*+h)/(ζ+h),z取值范围[0,1];
z*代表σ转换前实际的垂向物理坐标;
总深度H=h+ζ,h为底床高程,ζ为自由水面高程;
u和v为曲线正交坐标系下x和y方向的流速分量;
w为σ坐标下垂向流速;
mx、my和m为Jacobian曲线正交坐标转换系数,m=mxmy;
QH为降雨、蒸发、地下水相互作用、取水或点源和非点源入流;
p为相对静水压力;f为柯氏力参量;
Av为垂向紊流黏滞系数;
Qu和Qv为动量源汇项。
S103,基于渠段内流速分布结果,重点分析渠段两侧侧壁的流速分布,得到低流速位置分布;
S104,结合渠道藻类生长分布信息,选取两侧内壁刚毛藻生长带中流速最低位置为渠道控除刚毛藻类的重点位置。
优选地,S2具体为:
基于S1中建立的三维模型以及S1中确定的控除刚毛藻类的重点位置,逐步增大渠道流量进行三维模拟,当模拟结果中重点位置的流速等于藻类脱落流速vm时,流量为控除刚毛藻需求的目标调度流量Qm,藻类脱落流速vm的值参考相关文献,可定为0.7m/s。
优选地,S3包括如下步骤:
S301,建立如下方程表示的一维水动力模型:
其中,x和t分别为空间坐标和时间坐标;A为渠道处的过流面积;Q为渠道过闸流量;h为水深;S0为渠道底坡;g为重力加速度;Sf为摩擦坡度,定义Sf=Q|Q|/K2,K为流量模数;
S302,以初始流量Q0以及目标调度流量Qm为外边界,利用一维水动力模型模拟渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的水面线。
优选地,S4包括如下步骤:
S401,根据S302得到的水面线及渠池特征,分别计算每个渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的渠池蓄量VOL0以及VOLm;
S402,采用渠池的节制闸流量异步变化方法,确定每个节制闸的闸门流量变化过程;其中,按照如下公式计算异步时间:
其中,ΔTi为上游节制闸i的流量提前于下游节制闸i+1的流量发生变化的时间;ΔVOL为上游节制闸i与下游节制闸i+1之间的渠池在初始流量和目标调度流量下的渠池蓄量差,ΔVOL=VOLm-VOL0;假设最上游节制闸编号为节制闸0,其流量变化时间发生在t0时刻,则靠近其的节制闸编号为节制闸1,其流量变化时间t1=t0+ΔT,则第i+1个节制闸的流量变化时间应该滞后于第i个节制闸的流量变化ΔTi个时间,即ti+1=ti+ΔTi。
优选地,S5包括如下步骤:
S501,按照如下公式计算通过试算法得到每个渠池的在目标流量Qm下的均匀流流速:
Qu=AVu (7)
式中,Vu为均匀流流速,R为水力半径,J为渠池底坡,n为糙率,A为过水断面面积,Qu为均匀流流量。
以梯形断面为例,假设底宽为b,边坡系数为m,则
A=(b+mh)h (8)
其中,h为均匀流水深;通过试算,将h从零逐步增大,代入到公式(6)、(7)、(8)、(9)中计算,当计算得到的均匀流流量Qu等于目标流量Qm时,对应的均匀流流速Vu即为目标流量Qm对应的均匀流流速;
S502,以均匀流流速作为渠池的最大流速,计算冲刷脱落的刚毛藻从脱落点到打捞装置布置点的点输移时间;
S503,以S402中计算的冲刷段的开始冲刷时间为基准,根据输移时间,确定刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间以及刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间;
S504,以刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
本发明的有益效果是:本发明提供的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,通过渠道内控除刚毛藻重点位置和目标调度流量的确定,制定闸门调度方案和打捞装置处置方案,应用闸门调度,可以改变刚毛藻生存的水动力生境条件,有效调控渠道重点控除刚毛藻位置的流速,实现集中冲刷清除两侧侧壁刚毛藻,结合处置措施,最终实现了短时间集中、高效、无害化清除渠道侧壁刚毛藻,降低了现状其生长季节持续脱落对渠道型饮用水源地的水质的影响。
附图说明
图1是本发明提供的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法流程示意图;
图2是某渠段局部位置流速分布计算结果展示图;
图3是基于某渠段流速分布计算结果对弯段凹凸岸流速对比结果示意图;
图4是基于调度流量要求的各节制闸调度方案示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明主要针对藻类季节性大量生长,产生的渠道两侧刚毛藻长时间持续、大量脱落,容易在取水口等处产生堵塞,对渠道型饮用水源地水质和日常供水产生影响的问题,考虑到饮用水对水质要求高、化学除藻方法不尽适用,而渠道线路长、藻团脱落时段往往又长达两个月以上,物理措施工作量较大而提出的。
如图1所示,本发明实施例提供了一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,包括如下步骤:
S1,基于水动力模型计算得到渠道内流速分布,分析低流速位置,结合藻类生长信息,确定渠道内控除刚毛藻重点位置;
在某个具体实施例中,S1可以包括如下步骤:
S101,确定控除藻重点位置分析的关键指标,包括:渠道两侧内壁藻类生长带长度和对应位置的流速,以两侧内壁藻类生长带长度作为表征刚毛藻生长规模的关键指标,以流速作为表征刚毛藻水动力生境条件的关键指标;
由于在适宜藻类生长的春秋季节,其规模的减少往往由于生境条件改变导致的抑制、甚至是外力导致的突然死亡,体现在渠道内,则主要由于流速加大增大了两侧的冲刷力,使得刚毛藻从侧壁脱落;所以,本发明的上述方法中,以两侧内壁藻类生长带长度作为表征刚毛藻生长规模指标;另外,由于流速是刚毛藻重要的生境指标,在适宜其生长的春季和夏季,流速所能代表的冲刷力,更是使其脱落的关键性指标,所以,本发明的上述方法中,以流速作为表征水动力条件变化指标,代表冲刷力的变化。
确定渠道内控除刚毛藻重点位置,即可围绕渠道两侧内壁藻类生长带长度、对应位置流速两个关键指标开展分析。
S102,建立渠道三维水动力模拟模型,通过求解三维水动力模型,得到渠道内流速分布;其中,所述渠道三维水动力模拟模型的控制方程,可以包括
连续方程:
动量方程:
式中:z=(z*+h)/H=(z*+h)/(ζ+h),z取值范围[0,1];
z*代表σ转换前实际的垂向物理坐标;
总深度H=h+ζ,h为底床高程,ζ为自由水面高程;
u和v为曲线正交坐标系下x和y方向的流速分量;
w为σ坐标下垂向流速;
mx、my和m为Jacobian曲线正交坐标转换系数,m=mxmy;
QH为降雨、蒸发、地下水相互作用、取水或点源和非点源入流;
p为相对静水压力;f为柯氏力参量;
Av为垂向紊流黏滞系数;
Qu和Qv为动量源汇项。
在一个具体实施例中,计算得到的渠段内流速分布结果,可如图2所示。从图2可以看出,在渠道中流速呈现出两侧边壁流速小,中间流速大的特点,因此藻类防控的关键位置是流速较小的两侧侧壁。
S103,基于渠段内流速分布结果,重点分析渠段两侧侧壁的流速分布,得到低流速位置分布;
对渠段两侧侧壁的流速分布进行分析的结果可参见3所示,从图3可以看出,在弯段位置,弯道凹岸流速小于凸岸流速,流速较小更利于藻类的生成和繁殖。
S104,结合渠道藻类生长分布信息,选取两侧内壁刚毛藻生长带中流速最低位置为渠道控除刚毛藻类的重点位置。
在S1确定了渠道控除刚毛藻类的重点位置之后,需要确定渠段控除刚毛藻调度流量的需求,即需要确定目标调度流量,本实施例中,通过S2确定目标调度流量。
S2,基于S1中建立的三维模型以及S1中确定的控除刚毛藻类的重点位置,确定渠道需要的调度流量;
基于S1中建立的三维模型以及确定的控除刚毛藻类的重点位置,逐步增大渠道流量进行三维模拟,当模拟结果中重点位置的流速等于藻类脱落流速vm时,流量为控除刚毛藻需求的目标调度流量Qm,藻类脱落流速vm的值参考相关文献,可定为0.7m/s。
通过S1-S2确定了重点位置和渠道控除刚毛藻需求的目标调度流量后,可以通过S3-S4制定渠道型饮用水源地控除刚毛藻调度方案。对于渠道型饮用水源地,由于输水渠道还需要满足下游渠道和沿线分水口供水的目的,为了减小渠池水位变化造成的沿线分水变化。因此,其每个渠池内部的水位变化范围较小,需要保证在某一水位区间运行。为了满足这种水位约束,一般需要采用调度方案来合理制定每个节制闸和分水口的流量变化过程。本发明采用的方案为:
S3,基于目标调度流量和初始流量,建立水力学模型,利用水力学模型模拟计算在目标调度流量下的水面线和初始流量下的水面线;具体可以包括如下步骤:
S301,建立如下方程表示的一维水动力模型:
其中,x和t分别为空间坐标和时间坐标;A为渠道处的过流面积;Q为渠道过闸流量;h为水深;S0为渠道底坡;g为重力加速度;Sf为摩擦坡度,定义Sf=Q|Q|/K2,K为流量模数;
S302,以初始流量Q0以及目标调度流量Qm为外边界,利用一维水动力模型模拟渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的水面线。
S4,依据S3得到的水面线和渠池特征计算得到目标调度蓄量,以当前蓄量和目标调度蓄量之间的蓄量差作为调整依据,确定每个节制闸的闸门流量变化过程,具体可以包括如下步骤:
S401,根据S302得到的水面线及渠池特征,分别计算每个渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的渠池蓄量VOL0以及VOLm;
S402,采用渠池的节制闸流量异步变化方法,确定每个节制闸的闸门流量变化过程;其中,按照如下公式计算异步时间:
其中,ΔTi为上游节制闸i的流量提前于下游节制闸i+1的流量发生变化的时间;ΔVOL为上游节制闸i与下游节制闸i+1之间的渠池在初始流量和目标调度流量下的渠池蓄量差,ΔVOL=VOLm-VOL0;假设最上游节制闸编号为节制闸0,其流量变化时间发生在t0时刻,则靠近其的节制闸编号为节制闸1,其流量变化时间t1=t0+ΔT,则第i+1个节制闸的流量变化时间应该滞后于第i个节制闸的流量变化ΔTi个时间,即ti+1=ti+ΔTi。
在某个具体实施例中,基于调度流量需求的各节制闸调度方案可参见图4。从图4可以看出每个节制闸的流量调度时间,即上游节制闸提前于下游节制闸的流量发生变化,假如节制闸4与节制闸3之间的渠池为控藻渠池,则需要上游节制闸提前进行流量变化,节制闸3再开始进行流量变化,最后节制闸4。
通过闸门调度,改变了刚毛藻生存的水动力生境条件,有效调控了渠道重点控除刚毛藻位置的流速,实现了集中冲刷清除两侧侧壁刚毛藻。渠道两侧侧壁的刚毛藻团,在调度方案执行的过程中,短时间内大量被冲刷脱落,掉入渠道内水体中,随水向下游输移。
本实施例中,应用藻类自动打捞装置的处置方案可以采用如下方法确定。藻类自动打捞装置可结合冲刷脱落入水体的藻团到达其位置的时间进行布置。采用渠池的流速来计算被冲刷脱落入水体的刚毛藻团到达打捞装置点的时间,以被冲刷脱落的刚毛藻团前缘到达的时间为基础设置启动处置装置的时间,以被冲刷脱落的刚毛藻团后缘到达的时间为基础设置关闭处置装置的时间,最终完成了调度、处置相结合的高效、无害化渠道型饮用水源地控除刚毛藻的措施方案的制定。
本发明实施例中,采用的技术方案为:
S5,利用渠池的流速计算被冲刷脱落入水体的刚毛藻前缘和后缘到达打捞装置点的时间,以刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
在实施过程中,一般渠道内漂浮物的移流速度小于渠池的流速,因此,可概化采用渠池的流速来计算被冲刷脱落入水体的刚毛藻团到达打捞装置点的时间。考虑到在明渠流动中,渠池中各点的流速是不一样的,但是是小于或等于均匀流流速。因此,每个渠池的流速上限为均匀流流速,所以,S6具体可以按照如下步骤进行实施:
S501,按照如下公式计算通过试算法得到每个渠池的在目标流量Qm下的均匀流流速:
Qu=AVu (7)
式中,Vu为均匀流流速,R为水力半径,J为渠池底坡,n为糙率,A为过水断面面积,Qu为均匀流流量。
以梯形断面为例,假设底宽为b,边坡系数为m,则
A=(b+mh)h (8)
其中,h为均匀流水深;通过试算,将h从零逐步增大,代入到公式(6)、(7)、(8)、(9)中计算,当计算得到的均匀流流量Qu等于目标流量Qm时,对应的均匀流流速Vu即为目标流量Qm对应的均匀流流速;
S502,以均匀流流速作为渠池的最大流速,计算冲刷脱落的刚毛藻从脱落点到打捞装置布置点的点输移时间;
S503,以S402中计算的冲刷段的开始冲刷时间为基准,根据输移时间,确定刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间以及刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间;
S504,以刚毛藻前缘到达打捞装置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
假设根据S402计算得到被冲刷渠段的上游节制闸的流量变化时间为TT,藻类自动打捞装置的布置为n个渠池之后,则自动打捞装置的时间不应该迟于TT,TT可按照如下公式计算得到:
其中,Li为中间渠池i的渠池长度,Vu,i为渠池i的均匀流流速。
由上,结合闸门调度方案的结果,可知藻类自动打捞装置的启动和关闭时间,从而确定藻类自动打捞装置应用方案。
通过采用本发明公开的上述技术方案,得到了如下有益的效果:本发明提供的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,通过渠道内控除刚毛藻重点位置和目标调度流量的确定,制定闸门调度方案和打捞装置处置方案,应用闸门调度,可以改变刚毛藻生存的水动力生境条件,有效调控渠道重点控除刚毛藻位置的流速,实现集中冲刷清除两侧侧壁刚毛藻,结合处置措施,最终实现了短时间集中、高效、无害化清除渠道侧壁刚毛藻,降低了现状其生长季节持续脱落对渠道型饮用水源地的水质的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,基于水动力模型计算得到渠道内流速分布,分析低流速位置,结合藻类生长信息,确定渠道内控除刚毛藻重点位置;
S2,基于渠道内控除刚毛藻重点位置以及边坡藻类脱落临界流速,通过三维模型逐步增大流量进行试算,确定控除刚毛藻的目标调度流量;
S3,基于目标调度流量和初始流量,建立水力学模型,利用水力学模型模拟计算在目标调度流量下的水面线和初始流量下的水面线;
S4,依据S3得到的水面线和渠池特征计算得到目标调度蓄量,以当前蓄量和目标调度蓄量之间的蓄量差作为调整依据,确定每个节制闸的闸门流量变化过程;
S5,基于步骤S4中得到的闸门流量变化过程,利用渠池的均匀流流速计算被冲刷脱落入水体的刚毛藻前缘和后缘到达打捞装置布置点的时间,以刚毛藻前缘到达打捞装置布置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置布置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
2.根据权利要求1所述的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,S1包括如下步骤:
S101,确定控除藻重点位置分析的关键指标,包括:渠道两侧内壁藻类生长带长度和对应位置的流速,以两侧内壁藻类生长带长度作为表征刚毛藻生长规模的关键指标,以流速作为表征刚毛藻水动力生境条件的关键指标;
S102,建立渠道三维水动力模拟模型,通过求解三维水动力模型,得到渠道内流速分布;
三维水动力模型基本方程为:
连续方程:
动量方程:
式中:z=(z*+h)/H=(z*+h)/(ζ+h),z取值范围[0,1];
z*代表σ转换前实际的垂向物理坐标;
总深度H=h+ζ,h为底床高程,ζ为自由水面高程;
u和v为曲线正交坐标系下x和y方向的流速分量;
w为σ坐标下垂向流速;
mx、my和m为Jacobian曲线正交坐标转换系数,m=mxmy;
QH为降雨、蒸发、地下水相互作用、取水或点源和非点源入流;
p为相对静水压力;f为柯氏力参量;
Av为垂向紊流黏滞系数;
Qu和Qv为动量源汇项;
S103,基于渠段内流速分布结果,重点分析渠段两侧侧壁的流速分布,得到低流速位置分布;
S104,结合渠道藻类生长分布信息,选取两侧内壁刚毛藻生长带中流速最低位置为渠道控除刚毛藻类的重点位置。
3.根据权利要求1所述的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,S2具体为:
基于S1中建立的三维模型以及S1中确定的控除刚毛藻类的重点位置,逐步增大渠道流量进行三维模拟,当模拟结果中重点位置的流速等于藻类脱落流速vm时,流量为控除刚毛藻需求的目标调度流量Qm,藻类脱落流速vm的值参考相关文献,定为0.7m/s。
4.根据权利要求1所述的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,S3包括如下步骤:
S301,建立如下方程表示的一维水动力模型:
其中,x和t分别为空间坐标和时间坐标;A为渠道处的过流面积;Q为渠道过闸流量;h为水深;S0为渠道底坡;g为重力加速度;Sf为摩擦坡度,定义Sf=Q|Q|/K2,K为流量模数;
S302,以初始流量Q0以及目标调度流量Qm为外边界,利用一维水动力模型模拟渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的水面线。
5.根据权利要求1所述的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,S4包括如下步骤:
S401,根据S302得到的水面线及渠池特征,分别计算每个渠池在初始流量Q0以及目标调度流量Qm情况下的渠池蓄量VOL0以及VOLm;
S402,采用渠池的节制闸流量异步变化方法,确定每个节制闸的闸门流量变化过程;其中,按照如下公式计算异步时间:
其中,△Ti为上游节制闸i的流量提前于下游节制闸i+1的流量发生变化的时间;△VOL为上游节制闸i与下游节制闸i+1之间的渠池在初始流量和目标调度流量下的渠池蓄量差,△VOL=VOLm-VOL0;假设最上游节制闸编号为节制闸0,其流量变化时间发生在t0时刻,则靠近其的节制闸编号为节制闸1,其流量变化时间t1=t0+△T,则第i+1个节制闸的流量变化时间应该滞后于第i个节制闸的流量变化△Ti个时间,即ti+1=ti+△Ti。
6.根据权利要求5所述的基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法,其特征在于,S5包括如下步骤:
S501,按照如下公式计算通过试算法得到每个渠池的在目标流量Qm下的均匀流流速:
Qu=AVu (7)
式中,Vu为均匀流流速,R为水力半径,J为渠池底坡,n为糙率,A为过水断面面积,Qu为均匀流流量;
以梯形断面为例,假设底宽为b,边坡系数为m,则
A=(b+mh)h (8)
其中,h为均匀流水深;通过试算,将h从零逐步增大,代入到公式(6)、(7)、(8)、(9)中计算,当计算得到的均匀流流量Qu等于目标流量Qm时,对应的均匀流流速Vu即为目标流量Qm对应的均匀流流速;
S502,以均匀流流速作为渠池的最大流速,计算冲刷脱落的刚毛藻从脱落点到打捞装置布置点的点输移时间;
S503,以S402中计算的冲刷段上游节制闸的流量变化时间点为基准,根据输移时间,确定刚毛藻前缘到达打捞装置布置点的时间以及刚毛藻后缘到达打捞装置布置点的时间;
S504,以刚毛藻前缘到达打捞装置布置点的时间为基础设置启动打捞装置的时间,以刚毛藻后缘到达打捞装置布置点的时间为基础设置关闭打捞装置的时间。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811186610.XA CN109264801B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811186610.XA CN109264801B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109264801A CN109264801A (zh) | 2019-01-25 |
CN109264801B true CN109264801B (zh) | 2019-08-27 |
Family
ID=65195918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811186610.XA Expired - Fee Related CN109264801B (zh) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | 基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109264801B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111340350B (zh) * | 2020-02-21 | 2020-10-16 | 中国水利水电科学研究院 | 长距离输水渠道实现渠道局部水力冲刷的闸门群调控方法 |
CN116306033B (zh) * | 2023-05-18 | 2023-08-15 | 长江水资源保护科学研究所 | 通过流量波动冲刷控制沉水植物过度生长的水力调控方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103798121A (zh) * | 2014-02-08 | 2014-05-21 | 河海大学 | 水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统及运行方法 |
CN103886168A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 基于层次分析法的多渠道分析方法及装置 |
CN106874622A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-20 | 中国水利水电科学研究院 | 一种串联多渠池闸门过闸流量系数率定方法 |
JP2017123088A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 安川情報システム株式会社 | 決定木学習アルゴリズムを用いた予測プログラム、装置及び方法 |
-
2018
- 2018-10-12 CN CN201811186610.XA patent/CN109264801B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103886168A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 基于层次分析法的多渠道分析方法及装置 |
CN103798121A (zh) * | 2014-02-08 | 2014-05-21 | 河海大学 | 水利工程影响下的水华生消多功能实验研究系统及运行方法 |
JP2017123088A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 安川情報システム株式会社 | 決定木学習アルゴリズムを用いた予測プログラム、装置及び方法 |
CN106874622A (zh) * | 2017-03-13 | 2017-06-20 | 中国水利水电科学研究院 | 一种串联多渠池闸门过闸流量系数率定方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
三峡水库支流小江富营养化模型构建及在水量调度控藻中的应用;杨中华等;《湖泊科学》;20160706;第28卷(第4期);第755-764页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109264801A (zh) | 2019-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109264801B (zh) | 基于调度和处置的渠道型饮用水源地控除刚毛藻的方法 | |
CN110647039B (zh) | 长距离明渠输水工程同步控制自适应平衡调度方法 | |
Green | Modelling flow resistance in vegetated streams: review and development of new theory | |
Hooke | On the role of mechanical energy in maintaining subglacial water conduits at atmospheric pressure | |
Golubić et al. | Travertines and calcareous tufa deposits: an insight into diagenesis | |
CN111046551B (zh) | 一种城市群排水过程模拟方法 | |
Engineers | Condition of irrigation and drainage systems in the Khorezm region and recommendations for their improvement | |
CN105900888B (zh) | 一种抗浪鱼人工繁殖产卵装置 | |
CN106919772B (zh) | 高速水流明流泄水洞补气结构建造方法及补气结构 | |
Clemmens | Improving irrigated agriculture performance through an understanding of the water delivery process | |
CN113106916A (zh) | 一种基于湖泊水位-流量与水位-面积关系的江湖交汇河道江湖交互作用量化方法 | |
Ciraolo et al. | Flow resistance of Posidonia oceanica in shallow water | |
JPH0767495A (ja) | 人工塩濃度勾配を有した魚道装置 | |
CN106547974A (zh) | 一种采煤沉陷区蓄洪滞洪效果的定量方法 | |
CN203569086U (zh) | 防结壳沼气池 | |
CN208899448U (zh) | 一种用于收集湖水中垃圾的防护装置 | |
CN211172030U (zh) | 一种滩区恒流补水系统 | |
CN111411613B (zh) | 孔堰结合型生态鱼道过渡段及其设计方法 | |
CN105093924B (zh) | 一种气泡幕提升富营养盐深层海水的控制方法 | |
CN208167680U (zh) | 一种稻田田间蓄雨自动控制排水口门 | |
CN208739926U (zh) | 一种水族箱的低噪音出水装置 | |
CN200995580Y (zh) | 一种自动升降的观赏物 | |
CN104933321B (zh) | 一种人工上升流羽流浓度的控制方法 | |
JP2006009241A (ja) | 魚道出口装置 | |
Imberger et al. | Mixing processes in a shallow lagoon |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190827 Termination date: 20201012 |