CN111914204B - 基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，可以依据河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下之间的关系，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1，在考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下时，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，以根据第一目标优化值处理河网下游的水质，对河网下游的水质进行更为合理准确的处理，处理过程简单，科学有效，管理实用，可以提高针对复杂河网进行相应水质处理的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及环境管理技术领域，尤其涉及一种基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法。
背景技术
考核断面达标法是通过构建的能较好模拟研究区域水文水质变化规律的河网区精细化模型，在设计水文条件下，基于各类污染源削减潜力，通过模型试错法使得各考核断面均满足水质目标要求。对于含多个考核断面的复杂平原河网区，将通过控制区域进出边界设计水量水质，消除外部边界条件对区域的影响。
对于含多个考核断面的复杂平原河网，由于水质目标不同，河段边界或上游考核断面可能存在与下游考核断面水质目标不同的情况。若下游水质目标优于上游来水水质，则会出现即使该河段允许排放量为零，仅靠自净也无法满足考核断面水质要求。若上游来水水质优于下游水质目标，则会造成该河段允许排放量过大，使得下游水环境压力过大甚至无法达标。由此可见，传统的水质确定方案难以对复杂河网的水质进行准确检测。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种操作简单，科学有效，管理实用的基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法。
为实现本发明的目的，提供一种基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，包括如下步骤：
S11，获取河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下；
S12，在上游断面水质目标C上高于下游断面水质目标C下时，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1；
S13，若考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，根据所述第一目标优化值处理河网下游的水质。
在一个实施例中，在步骤S12之后，还包括：
S14，若下游断面水质目标C下优于考核断面水质目标C1或者下游断面水质目标C下与考核断面水质目标C1相同，则按照下游断面水质目标C下处理河网下游的水质。
在一个实施例中，所述第一目标优化值的计算公式包括：
式中，C′下表示第一目标优化值，C1表示考核断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
S21，在下游断面水质目标C下优于上游断面水质目标C上时，若河网上下游水质目标差异可通过沿程降解消除，则按照上游断面水质目标C上处理河网上游的水质；若河网上下游水质目标差异无法通过沿程降解消除，根据上游断面至下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第二目标优化值，根据所述第二目标优化值处理河网上游的水质。
具体地，所述第二目标优化值的计算公式包括：
式中，C′上表示第二目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
获取河网的中游断面水质目标C中，若中游断面水质目标C中劣于上游断面水质目标C上和下游断面水质目标C下，在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异可通过沿程降解消除时，按照中游断面水质目标C中处理河网中游的水质；在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异无法通过沿程降解消除时，根据河网下游断面至中游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第三目标优化值，根据所述第三目标优化值处理河网中游的水质。
具体地，所述第三目标优化值的计算公式包括：
式中，C′中表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
在上游边界水质目标导致下游考核断面无法达标时，根据河网上游断面至河网下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第四目标优化值，根据所述第四目标优化值处理河网边界的水质。
具体地，所述第四目标优化值的计算公式包括：
式中，C′边界表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，可以依据河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下之间的关系，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1，在考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下时，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，以根据第一目标优化值处理河网下游的水质，对河网下游的水质进行更为合理准确的处理，处理过程简单，科学有效，管理实用，可以提高针对复杂河网进行相应水质处理的准确性。
附图说明
图1是一个实施例的基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法流程图；
图2是一个实施例的中C1优于C下情况下的水质目标确定过程示意图；
图3是一个实施例中C下优于C上情况下的水质目标确定过程示意图；
图4是一个实施例中C中劣于C上与C下情况下的水质目标确定过程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参考图1所示，图1为一个实施例的基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法流程图，包括如下步骤：
S11，获取河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下；
S12，在上游断面水质目标C上高于下游断面水质目标C下时，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1；
S13，若考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，根据所述第一目标优化值处理河网下游的水质。
上述河网可以包括复杂河网，尤其是复杂平原河网。
上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，可以依据河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下之间的关系，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1，在考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下时，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，以根据第一目标优化值处理河网下游的水质，对河网下游的水质进行更为合理准确的处理，处理过程简单，科学有效，管理实用，可以提高针对复杂河网进行相应水质处理的准确性。
在一个实施例中，在步骤S12之后，还包括：
S14，若下游断面水质目标C下优于考核断面水质目标C1或者下游断面水质目标C下与考核断面水质目标C1相同，则按照下游断面水质目标C下处理河网下游的水质。
具体地，所述第一目标优化值的计算公式包括：
式中，C′下表示第一目标优化值，C1表示考核断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
C上优于C下，表明该河段可容纳更多污染物，但河网区应统筹全局，仅考虑C下达标可能造成下游断面水环境压力过大，因此需考虑C下后的考核断面水质目标C1。具体的处理过程可以包括：
①若C下优于C1或C下与C1相同，则C下要求不变，按照下游断面水质目标C下处理河网下游的水质。
②若C1优于C下，则需要控制C下优于当前水质考核目标，执行更严格的管控标准。考核断面水质目标优化值为可通过沿程降解使C1稳定达标时的浓度值(第一目标优化值)。例如可根据第一目标优化值的计算公式计算得
在一个示例中，C1优于C下情况下的水质目标确定过程可以参考图2所示。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
S21，在下游断面水质目标C下优于上游断面水质目标C上时，若河网上下游水质目标差异可通过沿程降解消除，则按照上游断面水质目标C上处理河网上游的水质；若河网上下游水质目标差异无法通过沿程降解消除，根据上游断面至下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第二目标优化值，根据所述第二目标优化值处理河网上游的水质。
具体地，所述第二目标优化值的计算公式包括：
式中，C′上表示第二目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
进一步地，若C下优于C上，表明该河段除自身污染物外，还需降解因水质目标差异而产生的污染物负荷，增加下游考核断面达标难度。需判断该河段能否通过沿程降解消除水质目标差异的影响，具体处理过程可以包括：
①若上下游水质目标差异可通过沿程降解消除，则C上要求不变，按照上游断面水质目标C上处理河网上游的水质。
②若上下游水质目标差异无法通过沿程降解消除，为满足下游考核断面稳定达标要求，则需调整上游考核断面水质目标值，执行更严格的管控标准，考核断面水质目标优化值为可通过沿程降解使C下稳定达标时的浓度值。例如可根据第二目标优化值的计算公式计算得或在下游考核断面后设置污染过渡带，过渡带内禁止排污，降低下游考核断面未达标造成的环境影响。
在一个示例中，C下优于C上情况下的水质目标确定过程可以参考图3所示。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
获取河网的中游断面水质目标C中，若中游断面水质目标C中劣于上游断面水质目标C上和下游断面水质目标C下，在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异可通过沿程降解消除时，按照中游断面水质目标C中处理河网中游的水质；在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异无法通过沿程降解消除时，根据河网下游断面至中游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第三目标优化值，根据所述第三目标优化值处理河网中游的水质。
具体地，所述第三目标优化值的计算公式包括：
式中，C′中表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
进一步地，C中劣于C上与C下，表明该河段由于水质目标差异导致河段环境容量分配不均，仅考虑C中达标可能造成C下无法达标，因此需判断该河段能否通过沿程降解消除水质目标差异的影响，具体处理过程可以包括：
①若C中与C下水质目标差异可通过沿程降解消除，则C中要求不变；
②若C中与C下水质目标差异无法通过沿程降解消除，为满足下游考核断面稳定达标要求，则需调整中间考核断面水质目标值，执行更严格的管控标准，考核断面水质目标优化值为可通过沿程降解使C下稳定达标时的浓度值。例如可根据一维稳态公式计算得
在一个示例中，C中劣于C上与C下情况下的水质目标确定过程可以参考图4所示。
在一个实施例中，上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，还包括：
在上游边界水质目标导致下游考核断面无法达标时，根据河网上游断面至河网下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第四目标优化值，根据所述第四目标优化值处理河网边界的水质。
具体地，所述第四目标优化值的计算公式包括：
式中，C′边界表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
本实施例对于复杂河网边界水质与下游考核断面水质目标往往存在差异，由于边界水质劣于下游考核断面水质目标，模型计算时即使区域内无污染源排放，下游考核断面也无法达标。综合考虑区域污染削减可达性分析及环境社会经济效益，分析造成下游考核断面无法达标的主要边界，在不改变上游边界水质目标类别前提下，优化边界水质值，以使下游考核断面可以稳定达标。例如可根据第四目标优化值的计算公式计算得
上述基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，与相关传统方案相比具有以下有益效果：
扩大了管理区域，降低了管理成本，简化了管理结构，后期可以根据实际情况对方法做进一步的细化开发，适用于各区域水系上下游水质目标差异性的准确管理
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S11，获取河网上游的上游断面水质目标C上和河网下游的下游断面水质目标C下；
S12，在上游断面水质目标C上高于下游断面水质目标C下时，获取位于下游断面之后的考核断面水质目标C1；
S13，若下游断面水质目标C下优于考核断面水质目标C1或者下游断面水质目标C下与考核断面水质目标C1相同，则按照下游断面水质目标C下处理河网下游的水质；
S14，若考核断面水质目标C1优于下游断面水质目标C下，根据河网下游断面至考核断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第一目标优化值，根据所述第一目标优化值处理河网下游的水质；
所述第一目标优化值的计算公式包括：式中，C′下表示第一目标优化值，C1表示考核断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘；
S15，在下游断面水质目标C下优于上游断面水质目标C上时，若河网上下游水质目标差异可通过沿程降解消除，则按照上游断面水质目标C上处理河网上游的水质；若河网上下游水质目标差异无法通过沿程降解消除，根据上游断面至下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第二目标优化值，根据所述第二目标优化值处理河网上游的水质；
所述第二目标优化值的计算公式包括：式中，C′上表示第二目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘；
S16，获取河网的中游断面水质目标C中，若中游断面水质目标C中劣于上游断面水质目标C上和下游断面水质目标C下，在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异可通过沿程降解消除时，按照中游断面水质目标C中处理河网中游的水质；在中游断面水质目标C中与下游断面水质目标C下的水质目标差异无法通过沿程降解消除时，根据河网下游断面至中游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第三目标优化值，根据所述第三目标优化值处理河网中游的水质；
所述第三目标优化值的计算公式包括：式中，C′中表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。
2.根据权利要求1所述的基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法，其特征在于，还包括：
在上游边界水质目标导致下游考核断面无法达标时，根据河网上游断面至河网下游断面之间的河段降解系数、河段流速和断面距离计算第四目标优化值，根据所述第四目标优化值处理河网边界的水质；
所述第四目标优化值的计算公式包括：式中，C′边界表示第三目标优化值，C下表示下游断面水质目标，k表示河段降解系数，u表示河段流速，x表示断面距离，符号*表示相乘。/>
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Influence of water diversion on spatial and temporal distribution of flow field and total phosphorus (TP) concentration field in Taihu Lake;Ruichen Xu 等;《Water Supply》;第1-14页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111914204A (zh) | 2020-11-10 |
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