本发明公开了一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，包括步骤为：水文情势及水质评价；污染源调查；水环境数学模型构建；城市内湖污染物削减潜力分析：结合水文和水体污染来源，对城市内湖的排污口进行污染源概化；城市内湖未来水质预测；城市内湖动态水环境容量计算。本发明针对现有技术的不足，提出了针对吞吐型城市内湖水环境容量按照不同时期的动态计算方法，通过计算城市内湖在不同时期的水环境容量进行总量控制，使得计算结果更加贴近实际，提高了水环境容量的计算精度，为水环境管理提供科学依据。
1.一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，其特征在于：包括如下几个步骤：步骤1，水文情势及水质评价；
步骤2，污染源调查：对城市内湖的流域范围内近2年工业、污水厂、人口、养殖业、种植业的污染物排放量进行计算，并进行分区域统计；城市内湖的平均水深<10m，水面面积5~
步骤3，水环境数学模型构建：结合步骤1的水文情势及水质评价结果以及步骤2中的污染源调查结果，对城市内湖进行水环境数学模型模拟，模拟内容包括水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟；
步骤4，城市内湖污染物削减潜力分析：结合水文和水体污染来源，对城市内湖的排污口进行污染源概化，污染源概化方法包括如下步骤：步骤41，当工业企业排污口的污染物排放流量超过设定的大排污量阈值时，将该工业企业排污口作为独立概化排污口；设定的大排污量阈值超过控制单元总量的10%， 其中，控制单元是污水排放到湖泊的影响范围；
步骤42，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均小于设定的小距离阈值时，将这里的若干个排污口概化为集中排污口；
步骤43，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均大于设定的大距离阈值，且每个排污口的排污量均小于设定的小排污量阈值时，将这里的若干个排污口称为分散排污口，概化为非点源入河；其中，大距离阈值大于小距离阈值，小排污量阈值小于大排污量阈值；
步骤51，污染物削减方案设置：在使城市内湖水体达标的前提下，设置不同的污染物消减方案；
步骤52，水环境数学模型模拟验证：将位于城市内湖上游的各个独立概化排污口的最大排放量作为水环境数学模型模拟中的污染源；对每一种污染物消减方案，均采用步骤3构建的水环境数学模型进行水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟；
步骤53，将步骤52中的模拟计算结果作为城市内湖未来水质的预测结果；
步骤6，城市内湖动态水环境容量计算，包括如下步骤：
步骤61. 水环境容量计量分期：将一年计量分期成若干个计量时期；
步骤62，动态水环境容量计算：在每一个计量时期内，均重复步骤52，并采用如下方法进行动态水环境容量计算；
步骤62a），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质能够达标，则将该种污染物消减方案下的所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量；
步骤62b），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质超标时，基于城市污水管网接管率进行削减潜力分析，运用试算法，直至城市内湖水质达标；然后将达标时，所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量。
2.根据权利要求1所述的吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，其特征在于：步骤61中，按四个季节将一年计量分期为春夏秋冬四个计量时期。
3.根据权利要求1所述的吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，其特征在于：步骤61中，按十二个月份将一年计量分期为十二个计量时期。
4.根据权利要求1所述的吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，其特征在于：步骤61中，按上旬、中旬和下旬的方式，将一年计量分期为三个计量时期。
一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水环境生态保护领域，特别是一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法。
背景技术
[0002] 水环境容量是进行污染物总量控制一个关键的技术参数。
[0003] 随着社会经济的迅猛发展，城市化进程加快，我国水污染问题日趋严重。由于特定水体所能容纳的污染物是有限的，超过一定的限度就会给环境带来很大破坏。因此要改善当前严竣的水污染形势，必须实施科学的水污染物总量控制。这是关系到未来水环境管理走向的长期性、基础性的工作。
[0004] 随着人们物质生活水平提高，精神文明的需求也日益高涨，城市内湖成为人们休闲娱乐的景观，同时也丰富了人们的文化生活。在伴随着土地开发和城市建设过程中，产生大量的城市内湖，这样的湖泊也成为了水质污染的源头。
[0005] 为解决城市内湖的水体污染，大量进行生态调水，不仅改善了湖泊自身的水体环境，尾水进入城市内河也改善了城市黑臭水体，使得城市内湖形成了吞吐型湖泊。
[0006] 根据各个地区的总量控制文件要求，水环境容量为多年（通常为5年）不变的固定值，随着城市发展，这样固定不变的水环境容量值已与实际水环境容量大相径庭，甚至出现数量级的差别。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，该吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法针对现有技术的不足，提出了针对吞吐型城市内湖水环境容量按照不同时期的动态计算方法，通过计算城市内湖在不同时期的水环境容量进行总量控制，使得计算结果更加贴近实际，提高了水环境容量的计算精度，为水环境管理提供科学依据。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0009] 一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，包括如下几个步骤。
[0010] 步骤1，水文情势及水质评价。
[0011] 步骤2，污染源调查：对城市内湖的流域范围内近2年工业、污水厂、人口、养殖业、种植业的污染物排放量进行计算，并进行分区域统计。
[0012] 步骤3，水环境数学模型构建：结合步骤1的水文情势及水质评价结果以及步骤2中的污染源调查结果，对城市内湖进行水环境数学模型模拟，模拟内容包括水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟。
[0013] 步骤4，城市内湖污染物削减潜力分析：结合水文和水体污染来源，对城市内湖的排污口进行污染源概化，污染源概化方法包括如下步骤：
[0014] 步骤41，当工业企业排污口的污染物排放流量超过设定的大排污量阈值时，将该工业企业排污口作为独立概化排污口。
[0015] 步骤42，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均小于设定的小距离阈值时，将这里的若干个排污口概化为集中排污口。
[0016] 步骤43，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均大于设定的大距离阈值，且每个排污口的排污量均小于设定的小排污量阈值时，将这里的若干个排污口称为分散排污口，概化为非点源入河；其中，大距离阈值大于小距离阈值，小排污量阈值小于大排污量阈值。
[0017] 步骤44，将大型污水处理厂作为独立概化排污口。
[0018] 步骤45，将城市人口聚集地作为独立概化排污口。
[0019] 步骤5，城市内湖未来水质预测，包括如下步骤。
[0020] 步骤51，污染物削减方案设置：在使城市内湖水体达标的前提下，设置不同的污染物消减方案。
[0021] 步骤52，水环境数学模型模拟验证：将位于城市内湖上游的各个独立概化排污口的最大排放量作为水环境数学模型模拟中的污染源。对每一种污染物消减方案，均采用步骤3构建的水环境数学模型进行水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟。
[0022] 步骤53，将步骤52中的模拟计算结果作为城市内湖未来水质的预测结果。
[0023] 步骤6，城市内湖动态水环境容量计算，包括如下步骤：
[0024] 步骤61，水环境容量计量分期：将一年计量分期成若干个计量时期。
[0025] 步骤62，动态水环境容量计算：在每一个计量时期内，均重复步骤52，并采用如下方法进行动态水环境容量计算。
[0026] 步骤62a），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质能够达标，则将该种污染物消减方案下的所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量。
[0027] 步骤62b），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质超标时，基于城市污水管网接管率进行削减潜力分析，运用试算法，直至城市内湖水质达标；然后将达标时，所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量。
[0028] 步骤41中，设定的大排污量阈值超过控制单元总量的10%，其中，控制单元是污水排放到湖泊的影响范围。
[0029] 步骤61中，按四个季节将一年计量分期为春夏秋冬四个计量时期。
[0030] 步骤61中，按十二个月份将一年计量分期为十二个计量时期。
[0031] 步骤61中，按上旬、中旬和下旬的方式，将一年计量分期为三个计量时期。
[0032] 城市内湖的平均水深<10m，水面面积5 50km2。~
[0033] 本发明具有如下有益效果：
[0034] 本发明针对现有技术的不足，提出了针对吞吐型城市内湖水环境容量按照不同时期的动态计算方法，通过计算城市内湖在不同时期的水环境容量进行总量控制，使得计算结果更加贴近实际，提高了水环境容量的计算精度，为水环境管理提供科学依据。
具体实施方式
[0035] 下面就具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0036] 本发明中的吞吐流型城市内湖，是为解决城市内湖的水体污染，而大量进行生态调水，不仅改善了湖泊自身的水体环境，尾水进入城市内河也改善了城市黑臭水体，使得城市内湖形成了吞吐型湖泊。其水量特点是进多少水，出多少水；其水位特点是在同一时期内城市内湖的出水口水位不发生变化。
[0037] 吞吐流型城市内湖的水深、大小优选设置为：平均水深<10m，水面面积5 50km2。~
[0038] 一种吞吐流型城市内湖水环境容量动态计算方法，包括如下步骤。
[0039] 步骤1，水文情势及水质评价，包括如下两个步骤。
[0040] 步骤11，水文情势评价，对城市内湖所涉及流域范围内的湖泊或河道，采用如下两种方法进行水文情势评价。
[0041] a）对于拥有流量记录的水文站所在的湖泊或河道，直接运用水文站自动记录的近三年的水文数据进水文数据分析，最后得到各自湖泊或河道在不同降雨保证率情况下的地表径流。
[0042] b）对于未建立水文站的湖泊或河道，收集浅水湖泊的流域范围内近30年以上的降雨量资料，并对流域进行P-III曲线计算，得到各湖泊或河道的流量。
[0043] 步骤12，水质评价：对水环境待改善的浅水湖泊所涉及流域，收集小流域范围内的3 5年水质监测资料，进行全指标评价。
~
[0044] 步骤2，污染源调查：对城市内湖的流域范围内近2年工业、污水厂、人口、养殖业、种植业的污染物排放量进行计算，并进行分区域统计。
[0045] 步骤3，水环境数学模型构建：对城市进行数值模拟，模拟内容包括水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟；具体模拟方法如下。
[0046] 步骤31，水动力模型模拟：上游为流量控制边界条件，下游为水位控制边界条件；将步骤1中浅水湖泊上游所对应的湖泊或河道的历年实测流量或者换算后的地表径流作为上游边界。
[0047] 将浅水湖泊下游若干支流的水位作为下游边界条件。
[0048] 步骤32，水质模型模拟：将步骤2调查得到的污染物排放量作为污染源；将步骤12中水质评价结果中其中一整年的水质评价数据代入水质模型进行计算。
[0049] 步骤33，生态模拟：对城市内湖的生态环境中的叶绿素a进行模拟，模拟方法为：将同一时刻湖泊中叶绿素a的浓度数据运用于该时刻模型计算，对模型进行率定，得到模型的相关参数，其中，模型包括步骤31和步骤32构建的水动力模型和水质模型；运用率定后模型参数对其他时段的模型进行计算，当模型计算和实测数据相一致后，则认为模型率定成功，简称率定模型，率定模型将能用于预测未来某时刻叶绿素a的浓度。
[0050] 步骤4，城市内湖污染物削减潜力分析：结合水文和水体污染来源，对城市内湖的排污口进行污染源概化，污染源概化方法包括如下步骤。
[0051] 步骤41，当工业企业排污口的污染物排放流量超过设定的大排污量阈值时，将该工业企业排污口作为独立概化排污口。其中，设定的大排污量阈值超过控制单元总量的10%。控制单元是污水排放到湖泊的影响范围。
[0052] 步骤42，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均小于设定的小距离阈值时，将这里的若干个排污口概化为集中排污口。
[0053] 步骤43，当若干个排污口中相邻两个排污口之间的间距均大于设定的大距离阈值，且每个排污口的排污量均小于设定的小排污量阈值时，将这里的若干个排污口称为分散排污口，概化为非点源入河；其中，大距离阈值大于小距离阈值，小排污量阈值小于大排污量阈值。
[0054] 步骤44，将大型污水处理厂作为独立概化排污口。
[0055] 步骤45，将城市人口聚集地作为独立概化排污口。
[0056] 步骤5，城市内湖未来水质预测，包括如下步骤。
[0057] 步骤51，污染物削减方案设置：在使城市内湖水体达标的前提下，设置不同的污染物消减方案。
[0058] 步骤52，水环境数学模型模拟验证：将位于城市内湖上游的各个独立概化排污口的最大排放量作为水环境数学模型模拟中的污染源；对每一种污染物消减方案，均采用步骤3构建的水环境数学模型进行水动力模型模拟、水质模型模拟及生态模拟。
[0059] 步骤53，将步骤52中的模拟计算结果作为城市内湖未来水质的预测结果。
[0060] 步骤6，城市内湖动态水环境容量计算，包括如下步骤：
[0061] 步骤61，水环境容量计量分期：将一年计量分期成若干个计量时期。
[0062] 计量时期的几种具体优选划分方法为：
[0063] 1、按四个季节将一年计量分期为春夏秋冬四个计量时期。
[0064] 2、按十二个月份将一年计量分期为十二个计量时期。
[0065] 3、按上旬、中旬和下旬的方式，将一年计量分期为三个计量时期。
[0066] 当然，作为替换，也可以有其他划分方式，也在本申请的保护范围之内。
[0067] 步骤62，动态水环境容量计算：在每一个计量时期内，均重复步骤52，并采用如下方法进行动态水环境容量计算。
[0068] 步骤62a），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质能够达标，则将该种污染物消减方案下的所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量。
[0069] 步骤62b），当水质模型模拟结果显示，城市内湖水质超标时，基于城市污水管网接管率进行削减潜力分析，运用试算法，直至城市内湖水质达标；然后将达标时，所有独立概化排污口的最大允许排放量进行求和，即得出对应污染物消减方案下对应计量时期内的动态水环境容量。本发明提出的动态水环境容量是按照一年的不同时期得到不同时期的不同的水环境容量，而不是一个固定值。污水接管率是城市污水接入管网的量与总的污水量的比率。如果独立概化排口的污水接入管网之后，接入污水管网的污水量提高，其污水管网接管率也随之提高。试算法，主要是之前的削减方案没有让水质达标，尝试再增加接入管网的排口数量，直至计算的水质达标。
[0070] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
