專利名稱：一種基于干旱缺水河流生態(tài)修復(fù)的水動(dòng)力學(xué)模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于干旱半干旱地區(qū)的河道生態(tài)修復(fù)的水動(dòng)力學(xué)模型方法，可以預(yù)測(cè)河道的流速流勢(shì)和河道的防洪安全，為生態(tài)工程的設(shè)計(jì)提供支撐，并可以預(yù)報(bào)水質(zhì)情況，屬于河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
河流是在自然界中最常見(jiàn)的水體之一。河流一方面在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活提供很多便利，灌溉、排水、航運(yùn)、發(fā)電等水利工程作用的發(fā)揮，都是以河流為基礎(chǔ)的，另一方面洪水也是自然災(zāi)害之一，洪水帶來(lái)的河道和堤防安全隱患是河道治理中的首要問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多河流成為工業(yè)和生活的就近納污場(chǎng)所，受到不同程度的污染。缺水干涸的河流成為挖沙采沙工地，沙石坑使得河道的地形嚴(yán)重復(fù)雜化。隨著人們生活水平的提高及經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，河道管理的內(nèi)容已經(jīng)逐漸拓展到整個(gè)河流的生態(tài)層面上。干旱半干旱地區(qū)的缺水少水河道的生態(tài)修復(fù)問(wèn)題也已經(jīng)提上日程。生態(tài)修復(fù)工程在河道中的布置，應(yīng)該保護(hù)河道易沖刷的區(qū)域，同時(shí)應(yīng)順應(yīng)河道原有的河勢(shì)；生態(tài)修復(fù)后的河流，糙率發(fā)生變化，河道和堤防的安全問(wèn)題，生態(tài)修復(fù)工程的安全問(wèn)題，以及河道水質(zhì)狀況都是需要解決的問(wèn)題。干旱半干旱地區(qū)的河流，生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，河床沙化嚴(yán)重，不能只靠簡(jiǎn)單的生態(tài)浮島就可以解決河道的生態(tài)問(wèn)題。在生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，面臨的問(wèn)題和矛盾是傳統(tǒng)的單一水力學(xué)模型系統(tǒng)所不能回答和解決的，單純采用一維，或者二維都是不妥當(dāng)?shù)?。模型的維數(shù)越高，計(jì)算的精度越高，但是計(jì)算速度越慢，因此應(yīng)該將不同維數(shù)的模型結(jié)合起來(lái)，既保證模型預(yù)測(cè)的精度，又保證模型計(jì)算的速度，另外，由于涉及到水質(zhì)問(wèn)題，模型應(yīng)該綜合考慮污染物的濃度的分布和變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要針對(duì)實(shí)際工程需要，建立了一種基于河道生態(tài)修復(fù)的水動(dòng)力學(xué)模型系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋水面線預(yù)報(bào)，主流路以及河勢(shì)分布，污染物濃度分布等模擬功能，具有功能齊全，方便實(shí)用的特點(diǎn)。其特征在于，是在計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的:步驟(I)計(jì)算機(jī)首先判斷輸入的河道狀態(tài)信號(hào):現(xiàn)狀河道、生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道、或生態(tài)修復(fù)后的河道；對(duì)于現(xiàn)狀河道，執(zhí)行步驟(3)；對(duì)于生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道，執(zhí)行步驟(2) (3)；對(duì)于生態(tài)修復(fù)后的河道，執(zhí)行步驟(4)；步驟(2)對(duì)于生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道，按下式計(jì)在時(shí)刻t下，按下列聯(lián)立方程組計(jì)算河道水位Z沿距離X的變化情況
PA Π)— + —= O
Cl CX
權(quán)利要求
1.一種基于干旱缺水河流生態(tài)修復(fù)的水動(dòng)力學(xué)模擬方法，其特征在于，是在計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟(I)計(jì)算機(jī)首先判斷輸入的河道狀態(tài)信號(hào):現(xiàn)狀河道、生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道、或生態(tài)修復(fù)后的河道； 對(duì)于現(xiàn)狀河道，執(zhí)行步驟(3)； 對(duì)于生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道，執(zhí)行步驟(2) (3)； 對(duì)于生態(tài)修復(fù)后的河道，執(zhí)行步驟(4)； 步驟(2)對(duì)于生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道，按下式計(jì)在時(shí)刻t下，按下列聯(lián)立方程組計(jì)算河道水位Z沿距離X的變化情況rA c() n
全文摘要
一種基于干旱缺水河流生態(tài)修復(fù)的水動(dòng)力學(xué)模擬方法，屬于河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于對(duì)于現(xiàn)狀河道，采用二維水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算流速分布，以確定河道主流線和流勢(shì)；對(duì)于生態(tài)工程初步設(shè)計(jì)完成后的河道，采用一維水動(dòng)力學(xué)模型求解水面沿河道變化的特征，以保證防洪安全；采用二維水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算流速分布，以確定河道主流線和流勢(shì)；對(duì)于生態(tài)修復(fù)后的河道采用水質(zhì)模型計(jì)算COD和氨氮兩種污染物的沿程分布。本發(fā)明把不同維數(shù)的數(shù)學(xué)模型結(jié)合起來(lái)，在生態(tài)修復(fù)的不同階段，采用不同的模型，既保證模型預(yù)測(cè)精度，又保證了計(jì)算速度的提高，同時(shí)又綜合考慮了重要污染物的濃度分布和變化，解決了精度和速度的矛盾。
文檔編號(hào)G06F19/00GK103077307SQ20121059268
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者方紅衛(wèi), 白靜, 何國(guó)建, 程偉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)