CN117892652B - 基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法和装置，所述建坝河流氮素水质提升方法包括选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期变化范围和振幅变化范围；根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，所有水位波形随时间的积分相同，作为研究的驱动条件；建立河岸带氮迁移转化数值模型，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。本发明的方法可以使下游河岸带氮去除能力达到最大化，有效促进建坝河流氮素水质的提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种水库下泄流量过程线优化设计方法，可以使下游河岸带氮去除能力达到最大化，有效促进建坝河流氮素水质的提升，尤其涉及一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法、装置、电子设备和存储介质，属于水库调度技术领域。
背景技术
氮是水生态系统重要的生源要素，但过量的氮素会引起水体氮污染、富营养化等一系列环境问题。建坝改变了河流原有的水文情势，使河流水动力条件减弱，影响自然河道氮生源要素的迁移和转化，造成水体氮素的累积，并对水库及下游水生态系统产生重要影响，严重威胁饮用水安全和人类健康。因此，建坝河流的氮污染治理是一项重要的研究课题。
我国水库调度研究分为两个阶段：
第一阶段，是至今仍然广泛沿用的水库调度方式，是指依据水库担负的社会经济任务而制定的蓄泄规则。水库调度方式主要有两大类，即防洪调度和兴利调度。我国的大多数水库都具有防洪、发电、供水、灌溉等综合功能，而每一座水库的功能有所侧重。水库调度方式的主要缺陷是注重发挥水库的社会经济功能，力求经济效益的最大化，但是忽视对于水库下游及库区的生态系统需求。
第二阶段，针对第一阶段水库调度方法的缺陷，采用多目标生态调度技术，在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，对于河流实行生态补偿。比如，保证水库下游维持河道基本功能的需水量，即“生态基流”；模拟自然水文情势的水库泄流方式，为河流重要生物繁殖、产卵和生长创造适宜的水文学和水力学条件；采取“蓄清排浑”的调度运行方式，结合运行水位调整，利用底孔排沙等措施，降低泥沙淤积，延长水库寿命；在一定的时段降低坝前蓄水位，缓和对于库岔、库湾水位顶托的压力，使缓流区的水体流速加大，破坏水体富营养化的条件；针对水库水温垂直分层结构和冷水下泄影响鱼类产卵、繁殖的问题，采取增加表孔泄水的机会，满足水库下游的生态需求；通过调整闸坝的调度运行方式，恢复、增强水系的连通性，包括干支流的连通性、河流湖泊的连通性等，缓解水利工程建筑物对于干支流的分割以及对于河流湖泊的阻隔作用。
总体上，目前水库调度已由传统的防洪和兴利调度，逐渐向水库多目标生态调度转型。然而，目前水库生态调度主要围绕下游生态流量保障、鱼类保护等生态问题，取得一些初步研究成果，但针对水库水质改善目标的调度研究较为缺乏。因此，将水质改善作为目标之一，耦合到现行的水库多目标生态调度方法中，对建坝河流的水生态水环境健康具有重要意义。
现有技术为水库多目标生态调度技术，在实现防洪、发电、供水、灌溉、航运等社会经济多种目标的前提下，对于河流实行生态补偿。具体实现方案如下：
设置多重目标，如防洪目标、水资源保障目标、下游生态基流目标、鱼类产卵繁殖需要的水温水文目标、排沙目标等；进行灌溉抽水、洪涝排水、涵洞引排水、生态调水等不同方案组合的建坝河流水文-水环境-水生态调度模拟，通过建立基于水资源、水环境、水生态多目标改善的条件约束性方程组，确定水库水力调控最优解(即适宜的水库下泄流量过程线)，形成水库多目标生态调度技术。
目前水库多目标生态调度主要围绕下游生态流量保障、鱼类保护等生态问题，取得一些初步研究成果，但针对水库水质改善目标的调度研究较为缺乏。因此，本发明针对水库氮污染，提出基于氮素水质提升的水库下泄流量过程线优化设计方法，对改善水库及下游水质状况具有重要意义，是现行的水库多目标生态调度方法需要完善的重要板块。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，旨在有效提升建坝河流氮素水质指标，改善水环境状况；本发明的另一目的是提供一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升装置；本发明的另一目的是提供一种电子设备；本发明的另一目的是提供一种存储介质。
技术方案：本发明的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，包括以下步骤：
选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期(T)变化范围和振幅(A)变化范围；
根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，所有水位波形随时间的积分相同，作为研究的驱动条件；
建立河岸带氮迁移转化数值模型，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；
综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
作为上述方案的进一步改进，提出了一系列随时间积分恒定的水位波形工况(A/T＝1/45,4/45,9/45,……,900/45)，用于计算分析坝下河岸带的脱氮能力随水位A/T的变化规律，并以此作为基础，分析水库在恒定水量前提下，设置下泄流量过程线的A/T，从而实现下游河岸带脱氮的最大化
作为上述方案的进一步改进，河岸带氮迁移转化数值模型为二维模型，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；所述二维模型中，模型的左边界和下边界为不透水边界条件；模型的右边界定义为恒定水头边界条件；在最高水位以上的上边界处，忽略了降雨和蒸发的影响；低于河岸带最低水位的淹没区设为可变水头边界条件；最小和最大水位之间的区域采用混合边界条件，结合可变水头条件和流量约束来开发渗流面；其中，对于水质模块，选择地表水和地下水作为恒定浓度边界，而其余边界为无浓度边界；使用稳态模型模拟模型域中的初始水头场和浓度场；模型中最小和最大水位之间的区域的边界设置为固定水头，该水头设为研究期开始时的测量值，同时保持其他边界条件不变。
作为上述方案的更进一步改进，所述二维模型中，模型控制方程包括：
式中，So为单位储水量；s为饱和度；ε为孔隙率；ψ为压力水头；t为时间；K为饱和介质渗透系数张量；Kr为相对渗透系数；z为位置水头；α为多孔介质骨架压缩系数；σT为总应力；θ为含水量；Ci为溶质i的浓度；D为水动力弥散系数张量；q为达西速度矢量；Ri为溶质i的反应速率。
其中，方程(2)中的Ri可以表示如下：
式中，RO2、RNH4、RNO3、RDOC分别为O2、NH4 +、NO3 -、DOC的反应速率；CDOC、CO2、CNH4、CNO3分别为DOC、O2、NH4 +、NO3 -的浓度；VA、VN、VD分别为有氧呼吸、硝化和反硝化作用的最大底物吸收速率；XAR、XNT、XDN分别为促进有氧呼吸、硝化和反硝化作用的功能微生物介导系数；yO2为O2分配系数；KDOC、KO2、KNH4、KNO3分别为DOC、CO2、NH4 +、NO3 -的半饱和常数；KI为抑制常数。
作为上述方案的更进一步改进，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平中，洪水水位波形的数值公式如下：
式中h0为河底高程(m)；A、T、tp和r分别是洪水水位波型的振幅(m)、洪水持续时间(d)、水位上升的持续时间和波形参数。
作为上述方案的进一步改进，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平中，区域河岸带潜流交换和氮去除计算方法包括：
沿河流流向单位宽度的水体入渗量定义如下：
v(l,t)是干湿交替边界的法向流速(m/d)；l是干湿交替边界的长度(m)；t为时间(d).
Q(t)从零增加到最大值所需的时间被定义为水体的入渗时间(ti)，而Q(t)从最大值减小到零所需的时间被定义为返回时间(tr)；ti和tr之和表示渗透水体的停留时间。
溶质j的入渗量(沿河流流向单位宽度)：
ci(l,t)为水土界面溶质j的浓度(mg/L)；D为水动力弥散系数(m)；i(l,t)为河流与地下水之间的溶质梯度(mg/L).
河岸带氮去除量(沿河流流向单位宽度)为：
Mrem＝[MCl -(t)-MNO3 -(t)]|t＝RT, (10)
MCl -(t)和MNO3 -(t)分别为一个水位波动周期下，保守性溶质(Cl-)的入渗量和反应性溶质(NO3 --N)的入渗量(沿河流流向单位宽度)(g/m)；RT为溶质的平均停留时间(d)。
另一方面，本发明提供一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升装置，包括
数据获取模块，所述数据获取模块用于选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期(T)变化范围和振幅(A)变化范围；
驱动条件设置模块，所述驱动条件设置模块用于根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，作为研究的驱动条件；
河岸带氮迁移转化数值模型，所述河岸带氮迁移转化数值模型用于模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；
A/T值计算分析及阈值确定模块，所述A/T值计算分析及阈值确定模块用于综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
水库优化调度模块，所述水库优化调度用于将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
另一方面，本发明提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
本发明的发明原理如下：
受水库下泄影响，大坝下游水位波动强烈，使得下游河岸带成为反硝化的热点区域。研究表明，随着水位振幅(A)和周期(T)的增加，渗入河岸带的水量及其停留时间也会增加，导致溶质入渗量增加，化学反应时间更长，进而导致河岸带氮的去除得到了增强。然而，先前的研究通常将A或T视为单个变量，以研究其对氮去除的影响，这意味着一个变量被设定为恒定值，而另一个变量被改变(即控制变量法)。因此，与其说河岸氮的去除量随着A或T的增加而增加，倒不如说其随着水位波形随时间的积分的增加(IOFW)而增加。
因此，当IOFW被限定为恒定值时，水位波形参数(A、T)如何共同影响河岸带氮去除是未知的。例如，当水库管理者只排泄一定水量时，该如何设置下泄流量过程线来调节下游河岸带的氮去除能力？如果流量过程线设计具有较短的T和较大的A(波形“高瘦”)，则下游洪水水位可能导致较多的溶质以较短的停留时间渗透到河岸带。在这种情况下，河岸带氮的去除受到反应时间的限制。相反，T较长但A较小的流量过程线(波形“矮宽”)可能会减少向河岸带的溶质渗透量，却导致更长的停留时间。但由于可用于脱氮的溶质入渗量较少，同样限制了氮的去除。因此，洪水波的A和T是相互关联的变量，波形振幅和周期的比值(A/T)可能存在一个阈值，能够使得河岸带的氮去除达到最大值。然而，在固定IOFW下，下游洪水水位波形A/T如何具体影响河岸氮去除的研究相对空白。
本发明通过研究，即采用数值模型研究了在各种洪水波条件下，大坝下游河岸带的脱氮过程，旨在找出下泄流量过程线A/T的阈值，实现下游河岸带脱氮能力的最大化。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明提出的水库下泄流量过程线优化设计方法，对建坝河流氮营养盐的去除效率可达到10％，能够有效提升河流的水环境状况。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
图2为韩国Inbuk河Hanock水库下游研究区域示意图；其中R：河流中的测压计；G1和G2：为潜流带测压计；NGMS：国家地下水监测站；GW：地下水；
图3为河岸带氮迁移转化的概念模型，其中平均海平面被用作高程的参考点；
图4为洪水水位波形随时间积分为恒定时对应的所有波形，其中时间(t)以log10标度表示；
图5为水位A/T对河岸带潜流交换的影响；其中(a)为各种波形工况下沿河单位长度的入渗水量；(b)为潜流交换特征量表征示意图；(c)为河岸带最大储水量随A/T的变化；以及(d)为水体停留时间随A/T的变化，其中波形A/T以log10的比例表示；
图6为保守型(Cl-)和反应型溶质(NO3-–N)向河岸带的入渗量随A/T的变化图；
图7(a)为波形A/T对河岸带氮去除的影响，波形A/T对河岸带回流/入渗时间比(tr/ti)的影响；图7(b)为氮去除与tr/ti比值的关系，其中波形A/T以log10的比例表示；
图8为本发明实施例的装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所述，本发明实施例提供一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，包括以下步骤：
S01、选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期(T)变化范围和振幅(A)变化范围；
S02、根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，所有水位波形随时间的积分相同，作为研究的驱动条件；
S03、建立河岸带氮迁移转化数值模型，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；
S04、综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
S05、将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
下面以位于韩国Inbuk河Hanock大坝下游30km处的河岸为例，进行详细说明。
一、研究区域选择
选定的河岸带位于韩国Inbuk河Hanock大坝下游30km处(北纬38°13′15v,东经128°12′18v)。在该地区，由于水库下泄的影响，水位波动频繁(图2)。为了记录河岸带的水位，以10m的间隔安装了测压计(R、G1和G2)(型号-3001，Solinst)，从河流延伸到河岸。此外，国家地下水监测站的数据也被纳入分析(图2)。现场记录的河流水位波动包含了各种波形，A范围为0.2至6m，T范围为0.3至9d。在收集水位数据的过程中，还进行了河流和地下水中DO、DOC和N形态的背景浓度测量。
二、研究区域河岸带氮迁移转化模型构建
(1)概念模型和设置
本发明构建了一个二维(2D)模型，来模拟洪水水位驱动下的河床-河岸连续体的水动力交换和溶质交换过程(图3)。该模型的宽度和高度分别为100米和20米。模型的左边界和下边界为不透水边界条件。将右侧边界定义为恒定水头边界条件(Dirichlet)，并使用测得的地下水位和河流水位之间的水力梯度来估计水头。在最高水位以上的上边界处，忽略了降雨和蒸发的影响。低于河岸带最低水位的淹没区设为可变水头边界条件(Dirichlet)。最小和最大水位之间的区域(干湿交替区域)采用混合边界条件，结合可变水头条件和流量约束来开发渗流面。对于水质模块，选择地表水和地下水作为恒定浓度边界，而其余边界为无浓度边界。使用稳态模型模拟模型域中的初始水头场和浓度场。模型中干湿交替区域的边界设置为固定水头，该水头设为研究期开始时的测量值，同时保持其他边界条件不变。
(2)模型控制方程和计算
模型耦合Richards方程(Eq.1)和对流-扩散-反应方程(Eq.2)。该模型假设含水层的有效孔隙度和渗透系数均匀分布且各向同性。模型忽略了含水层地形和渗透性的变化。
式中，So为单位储水量；s为饱和度；ε为孔隙率；ψ为压力水头；t为时间；K为饱和介质渗透系数张量；Kr为相对渗透系数；z为位置水头；α为多孔介质骨架压缩系数；σT为总应力；θ为含水量；Ci为溶质i的浓度；D为水动力弥散系数张量；q为达西速度矢量；Ri为溶质i的反应速率。
在河岸带，氮循环主要涉及硝化、反硝化和有氧呼吸，这些都通过Multi-Monod动力学模型进行了描述。方程(2)中的Ri可以表示如下：
式中，RO2、RNH4、RNO3、RDOC分别为O2、NH4 +、NO3 -、DOC的反应速率；CDOC、CO2、CNH4、CNO3分别为DOC、O2、NH4 +、NO3 -的浓度；VA、VN、VD分别为有氧呼吸、硝化和反硝化作用的最大底物吸收速率；XAR、XNT、XDN分别为促进有氧呼吸、硝化和反硝化作用的功能微生物介导系数；yO2为O2分配系数；KDOC、KO2、KNH4、KNO3分别为DOC、CO2、NH4 +、NO3 -的半饱和常数；KI为抑制常数。
FEFLOW 7.0用于求解耦合方程。使用三角形网格生成器对模型域进行非均匀离散，表层被划分为较细的网格，而下层被设置为具有更粗的网格间距。模型节点和单元的总数分别为38784个和76876个。在建模过程中，时间步长被自动控制，初始值和最大值分别为0.001和0.05天。建模水头的误差容限为0.01m。输入到模型中的参数是从文献或测量值中获得的(表1)表1模型的输入参数
三、研究区域水位波形工况设计
研究区域的洪水水位波形的数值公式如下：
式中h0为河底高程(m)；A、T、tp和r分别是洪水水位波型的振幅(m)、洪水持续时间(d)、水位上升的持续时间(＝T/4)和波形参数(＝2)。
收集了2013年至2014年期间现场的水位数据。在本实施例中，根据观测的水位，生成了不同的洪水水位波形(0.2≤A≤6m；0.3≤T≤9d)，并将其用作模拟的工况(表2；图4)。
表2洪水水位波形随时间的积分为恒定时对应的水位波形参数
四、研究区域河岸带潜流交换和氮去除计算方法
沿河流流向单位宽度的水体入渗量定义如下：
v(l,t)是干湿交替边界的法向流速(m/d)；l是干湿交替边界的长度(m)；t为时间(d).
Q(t)从零增加到最大值所需的时间被定义为水体的入渗时间(ti)，而Q(t)从最大值减小到零所需的时间被定义为返回时间(tr)。ti和tr之和表示渗透水体的停留时间。
溶质j的入渗量(沿河流流向单位宽度)：
ci(l,t)为水土界面溶质j的浓度(mg/L)；D为水动力弥散系数(m)；i(l,t)为河流与地下水之间的溶质梯度(mg/L).
河岸带氮去除量(沿河流流向单位宽度)为：
Mrem＝[MCl -(t)-MNO3 -(t)]|t＝RT, (10)
MCl -(t)和MNO3 -(t)分别为一个水位波动周期下，保守性溶质(Cl-)的入渗量和反应性溶质(NO3 --N)的入渗量(沿河流流向单位宽度)(g/m)；RT为溶质的平均停留时间(d).
五、计算结果
(1)A/T对潜流交换的影响
图5a描述了在各种洪水水位工况下河岸带的水体入渗量的动态变化。通过估计(图5b)，河岸最大需水量随着A/T的增加而增加(图5c)，与log10(A/T)呈指数正相关(r2＝0.98，p<0.05)。为了进一步分析渗透水体的停留时间，进行了曲线拟合分析(图5d)。当A/T小于25/45时，水体停留时间与log10(A/T)呈显著正相关(r2＝0.99，p<0.05)。然而，在其他情形中，相关性为负(r2＝0.96，p<0.05)。
(2)A/T对河岸带去除的影响
图6显示了水位上升期间溶质快速渗入河岸带的情况。然而，溶质从河岸带的流出时间相对滞后，导致一定量的溶质滞留在河岸带内。随着A/T的增加，溶质入渗量也增加，但溶质质量滞留量与总入渗量的比值降低。该研究观察到保守溶质和反应性溶质在总渗透量方面存在微小差异。然而，保守溶质(Cl-)的滞留率明显高于反应性溶质(NO3--N)。该情景反映了水位波动期间河岸带中反应性溶质的消耗过程。据观察(图7a)，河岸带的氮去除量起初随着A/T的增加而增加，然后随之下降，表明A/T存在一个阈值，可使河岸带氮去除能力达到最大化。此外，氮去除量与回流/入渗时间比(tr/ti)之间存在显著的正相关(y＝0.28x+0.39，r2＝0.93，p<0.05)(图7b)。
如图8所示，本发明实施例提供一种基于水库调度的建坝河流氮素水质提升装置，包括
数据获取模块，所述数据获取模块用于选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期(T)变化范围和振幅(A)变化范围；
驱动条件设置模块，所述驱动条件设置模块用于根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，作为研究的驱动条件；
河岸带氮迁移转化数值模型，所述河岸带氮迁移转化数值模型用于模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；
A/T值计算分析及阈值确定模块，所述A/T值计算分析及阈值确定模块用于综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
水库优化调度模块，所述水库优化调度用于将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
本发明实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
本发明实施例提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
Claims (6)
1.基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期T变化范围和振幅A变化范围；
根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，所有水位波形随时间的积分相同，作为研究的驱动条件；
建立河岸带氮迁移转化数值模型，模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；河岸带氮迁移转化数值模型为二维模型，所述二维模型中，模型控制方程包括：
式中，So为单位储水量；s为饱和度；ε为孔隙率；ψ为压力水头；t为时间；K为饱和介质渗透系数张量；Kr为相对渗透系数；z为位置水头；α为多孔介质骨架压缩系数；σT为总应力；θ为含水量；Ci为溶质i的浓度；D为水动力弥散系数张量；q为达西速度矢量；Ri为溶质i的反应速率；
方程(2)中的Ri表示如下：
式中，RO2、RNH4、RNO3、RDOC分别为O2、NH4 +、NO3 -、DOC的反应速率；CDOC、CO2、CNH4、CNO3分别为DOC、O2、NH4 +、NO3 -的浓度；yO2为O2分配系数；KDOC、KO2、KNH4、KNO3分别为DOC、CO2、NH4 +、NO3 -的半饱和常数；KI为抑制常数；
模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平中，洪水水位波形的数值公式如下：
式中h0为河底高程；A、T、tp和r分别是洪水水位波型的振幅、洪水持续时间、水位上升的持续时间和波形参数；
模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平中，区域河岸带潜流交换和氮去除计算方法包括：
沿河流流向单位宽度的水体入渗量定义如下：
v(l，t)是干湿交替边界的法向流速；l是干湿交替边界的长度；t为时间；
Q(t)从零增加到最大值所需的时间被定义为水体的入渗时间ti，而Q(t)从最大值减小到零所需的时间被定义为返回时间tr；ti和tr之和表示渗透水体的停留时间；
沿河流流向单位宽度的溶质j的入渗量：
ci(l,t)为水土界面溶质j的浓度；D为水动力弥散系数；i(l,t)为河流与地下水之间的溶质梯度；
沿河流流向单位宽度的河岸带氮去除量为：
Mrem ＝ [MCl -(t)-MNO3 -(t)]|t＝RT， (10)
MCl -(t)和MNO3 -(t)分别为一个水位波动周期下，沿河流流向单位宽度的保守性溶质Cl-的入渗量和反应性溶质NO3 --N的入渗量；RT为溶质的平均停留时间；
综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
2.根据权利要求1所述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，其特征在于，提出了一系列随时间积分恒定的水位波形工况，用于计算分析坝下河岸带的脱氮能力随水位A/T的变化规律，并以此作为基础，分析水库在恒定水量前提下，设置下泄流量过程线的A/T，从而实现下游河岸带脱氮的最大化
3.根据权利要求1所述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法，其特征在于，河岸带氮迁移转化数值模型为二维模型，所述二维模型中，模型的左边界和下边界为不透水边界条件；模型的右边界定义为恒定水头边界条件；在最高水位以上的上边界处，忽略了降雨和蒸发的影响；低于河岸带最低水位的淹没区设为可变水头边界条件；最小和最大水位之间的区域采用混合边界条件，结合可变水头条件和流量约束来开发渗流面；其中，对于水质模块，选择地表水和地下水作为恒定浓度边界，而其余边界为无浓度边界；使用稳态模型模拟模型域中的初始水头场和浓度场；模型中最小和最大水位之间的区域的边界设置为固定水头，该水头设为研究期开始时的测量值，同时保持其他边界条件不变。
4.一种利用权利要求1所述的建坝河流氮素水质提升方法的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升装置，其特征在于，包括
数据获取模块，所述数据获取模块用于选择待测的建坝河流，在大坝下游河岸带确定一个试验区域，获得该区域的历史长序列水位数据，分析历史水位的周期T变化范围和振幅A变化范围；
驱动条件设置模块，所述驱动条件设置模块用于根据水位周期和振幅变化范围，设置若干组水位波形，所有水位波形随时间的积分相同，作为研究的驱动条件；
河岸带氮迁移转化数值模型，所述河岸带氮迁移转化数值模型用于模拟不同水位波形条件下河岸带的脱氮水平；
A/T值计算分析及阈值确定模块，所述A/T值计算分析及阈值确定模块用于综合所有工况结果，获得河岸带脱氮能力最大值所对应的水位波形的A/T值；
水库优化调度模块，所述水库优化调度用于将获得的A/T值作为水库下泄流量过程线的阈值，实现水库优化调度，以提升建坝河流氮素水质。
5.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至3中任一项所述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至3中任一项所述的基于水库调度的建坝河流氮素水质提升方法。
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