基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法

技术特征：
1.基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，包括：(1)根据水文要素和水质要素的变化趋势，划分年内时段；(2)根据滞留污染物总量、纳污能力和水位-水质经验公式，确定满足设定水质目标的水位区间和逐月水位变动率；(3)采用iha-rva法计算天然水位情势；根据水位区间和水位-水质响应关系修正天然水位情势，得到满足设定水质目标的适宜生态水位。2.根据权利要求1所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，步骤(1)，具体包括：获取一段时间内湖泊的水文要素和水质要素，计算获得多年月平均出湖水量、年平均出湖水量、多年月平均入湖污染物浓度和多年月平均入湖污染物总量；根据水文要素和水质要素的年内变化趋势，划分年内时段。3.根据权利要求2所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，水文要素包括湖泊水位、入湖流量和出湖流量；水质要素包括湖泊污染物浓度和入湖污染物浓度；年内时段包括水位波动时段、水位上升时段和水位下降时段。4.根据权利要求3所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，步骤(2)，包括：选取发生频率为x和y的多年月水位变化率作为逐月水位变化率的阈值，x大于y，x和y为常数，采用湖泊水位变动率衡量滞留污染物总量：δhz
′
i
＝p
x
(δz
′
)
ꢀꢀꢀ
(1)，δlz
′
i
＝p
y
(δz
′
)
ꢀꢀꢀ
(2)，式中，δhz
′
i
为逐月水位变化率上限，δlz
′
i
为逐月水位变化率下限；p
x
(δz
′
)为发生频率x的湖泊多年月水位变化率，p
y
(δz
′
)为发生频率y的湖泊多年月水位变化率。5.根据权利要求4所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，步骤(2)，确定满足设定水质目标的水位区间，包括：采用dillon模型计算湖泊的纳污能力；基于多年月平均出湖水量和多年月平均入湖污染物总量，计算逐月适宜水位下限：基于多年月平均出湖水量和多年月平均入湖污染物总量，计算逐月适宜水位下限：q
a
＝q
×
12/n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，w为湖泊中总氮的纳污能力；ρ
s
为总氮控制目标浓度；z为湖泊平均深度；q
a
为湖泊的年平均出湖水量；a为湖泊面积；v为湖泊库容；r
p
为总氮在湖泊中的滞留系数；q为计算月的出湖水量；n为计算月的月数；基于选用的一段时间的湖泊水位和湖泊污染物浓度，绘制不同时段内的湖泊水位-水质散点图，拟合水位-水质经验公式；基于水位-水质经验公式，计算获得满足设定水质目标的水位区间。
6.根据权利要求5所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，步骤(2)，确定满足设定水质目标的逐月水位变动率，包括：采用月平均水位z
ave
，
i
和若干日的平均日水位变化率δz
j
作为适宜生态水位的计算指标，i＝1～12，j＝1～365；选取发生频率为x和y的计算指标作为rva阈值，确定不同时期湖泊对满足设定水质目标的逐月水位变动率。7.根据权利要求6所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，步骤(3)，采用iha-rva法计算天然水位情势；根据水位区间和水位-水质响应关系修正天然水位情势，得到适宜生态水位，包括：水位波动时段中，利用满足设定水质目标的水位区间替换设定的不满足设定水质目标的天然水位情势；基于水位-水质响应关系，对水位波动时段的天然水位情势进行逐月水位阈值修正；水位-水质响应关系的计算公式为：水质响应关系的计算公式为：式中：hz
′
i
为修正后水位波动时段的第i月适宜生态水位上限；lz
′
i
为修正后水位波动时段的第i月适宜生态水位下限；hz
wq
为满足设定水质目标的水位上限；lz
wq
为满足设定水质目标的水位下限；hz
i
为修正前水位波动时段的第i月适宜生态水位上限；lz
i
为修正前水位波动时段的第i月适宜生态水位下限。8.根据权利要求7所述的基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，其特征在于，水位上升时段和水位下降时段中，利用设定水质目标的水位上限和设定水质目标的水位下限限制水位总变动幅度，基于逐月水位变化率上限、逐月水位变化率下限和计算获得的湖泊的纳污能力，分配水位变动过程；水位变动过程分配的计算公式如下：水位变动过程分配的计算公式如下：式中：hz
′
k
为修正后第k月适宜生态水位上限；lz
′
k
为修正后第k月适宜生态水位下限；hz
k
为修正前第k月适宜生态水位上限；lz
k
为修正前第k月适宜生态水位下限；hz0为水位变动前一月修正后适宜生态水位上限；lz0为水位变动前一月修正后适宜生态水位下限；lz
p
为基于水位-水质经验关系的计算公式计算出的修正后水位波动时段的第p月适宜生态水位上限；lz
r
为基于水位-水质经验关系的计算公式计算出的修正后水位波动时段的第r月适
宜生态水位下限；lz
p
为基于纳污能力计算出的水位下限；j为水位变化期间的总月数；k＝1，2，
…
，j-1。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了基于水质-水位二元响应关系的适宜生态水位预测方法，包括：（1）根据水文要素和水质要素的变化趋势，划分年内时段；（2）根据滞留污染物总量、纳污能力和水位-水质经验公式，确定满足设定水质目标的水位区间和逐月水位变动率；（3）采用IHA-RVA法计算天然水位情势；根据水位区间和水位-水质响应关系修正天然水位情势，得到满足设定水质目标的适宜生态水位。发明计算获得的适宜生态水位，不仅可以满足湖泊生态系统对于水体大小的需求，也可以体现湖泊生态系统对于水质的需求，为过水型湖泊的生态调度、水资源管理提供参考和依据。水资源管理提供参考和依据。水资源管理提供参考和依据。


技术研发人员：董增川 张天衍 罗赟 韩亚雷 崔璨 石晴宜 可灏 吴淑君
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/8/16