一种社会水循环排水过程数值模拟方法
【专利摘要】本发明提供了一种社会水循环排水过程数值模拟方法，通过对某一区域或流域社会水循环的排水过程进行数学描述，包括排水口位置、排水量、排水过程、排水性质、排水水质等，更加有效地模拟人类经济社会退排水对于自然水循环过程的影响，实现“自然-社会”二元水循环的过程化紧密耦合模拟。
【专利说明】一种社会水循环排水过程数值模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于"自然-社会"二元水循环模拟【技术领域】，尤其涉及一种社会水循环排 水过程数值模拟方法。
【背景技术】
[0002] 现有"自然-社会"二元水循环耦合模拟中对于社会水循环排水过程的模拟，主要 通过简单设置耗水率参数来计算，即在确定了每一个计算单元的取用水量后，通过耗水率 计算耗水量，二者之差即为该计算单元的退排水量，忽略了社会水循环退排水与取用水的 空间、时间不一致性，与实际排水过程有较大出入，物理性较差，导致二元水循环耦合模拟 效果不好。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种社会水循环排水过程数值模拟方法，旨在解决现有社 会水循环模拟方法效果不好的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，1、一种社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，包 括对社会水循环排水中集中取水的农业用水弃水的数值模拟，所述集中取水的农业用水弃 水的数值模拟包括：
[0005] S1、根据取水口的取水能力和渠系资料，将灌渠概化为储水设施，设置最大储水容 量的参数；
[0006] S2、集中取水灌区覆盖范围内的计算单元实际取用水量的计算参照分散农业取水 的年内展布；
[0007] S3、实灌需水量从渠系储水中抽取，渠系储水不够则不充分灌溉，渠系水储水量超 过最大蓄水量，则产生弃水；
[0008] S4、建立集中取水灌区弃水的计算函数并确定弃水数量；
[0009] S5、以弃水排入到河道并参与河道汇流为弃水空间位置，根据弃水排放量建立集 中取水的农业用水弃水对河道汇流的影响模型。
[0010] 2、如权利要求1所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，所述社 会水循环排水过程数值模拟方法还包括对社会水循环排水中工业和城镇生活用水排水的 数值模拟，所述工业和城镇生活用水排水的数值模拟包括：
[0011] S6、用典型时间点的排放流量监测数据反映全年的排放情况或者通过估算方法确 定弃水数量，
[0012] S7、以弃水排入到河道并参与河道汇流为弃水空间位置，根据弃水排放量建立工 业和城镇生活用水排水对河道汇流的影响模型。
[0013] 3、如权利要求2所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，在步骤 S6中，所述估算方法包括：
[0014] 针对不同行业用水，设置相应的耗水率，并为每个入河湖排污口设置对应的废污 水收集单元，不属于任何入河排污口的计算单元，其工业和城镇生活排水直接排入当地河 道；
[0015] 入河排污口分为企业排污口和污水处理厂排污口 2大类，企业排污口只对应所在 计算单元的污水排放，污水处理厂排污口对应集中排水范围内其他工业和城镇生活污水的 排放；
[0016] 建立各排污口废污水排放量的计算公式。
[0017] 4、如权利要求3所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，所述各 排污口废污水排放量的计算公式用函数定义为：
【权利要求】
1. 一种社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，包括对社会水循环排水中集 中取水的农业用水弃水的数值模拟，所述集中取水的农业用水弃水的数值模拟包括： 51、 根据取水口的取水能力和渠系资料，将灌渠概化为储水设施，设置最大储水容量的 参数； 52、 集中取水灌区覆盖范围内的计算单元实际取用水量的计算参照分散农业取水的年 内展布； 53、 实灌需水量从渠系储水中抽取，渠系储水不够则不充分灌溉，渠系水储水量超过最 大蓄水量，则产生弃水； 54、 建立集中取水灌区弃水的计算函数并确定弃水数量； 55、 以弃水排入到河道并参与河道汇流为弃水空间位置，根据弃水排放量建立集中取 水的农业用水弃水对河道汇流的影响模型。
2. 如权利要求1所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，所述社会水 循环排水过程数值模拟方法还包括对社会水循环排水中工业和城镇生活用水排水的数值 模拟，所述工业和城镇生活用水排水的数值模拟包括： 56、 用典型时间点的排放流量监测数据反映全年的排放情况或者通过估算方法确定弃 水数量， 57、 以弃水排入到河道并参与河道汇流为弃水空间位置，根据弃水排放量建立工业和 城镇生活用水排水对河道汇流的影响模型。
3. 如权利要求2所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，在步骤S6中， 所述估算方法包括： 针对不同行业用水，设置相应的耗水率，并为每个入河湖排污口设置对应的废污水收 集单元，不属于任何入河排污口的计算单元，其工业和城镇生活排水直接排入当地河道； 入河排污口分为企业排污口和污水处理厂排污口 2大类，企业排污口只对应所在计 算单元的污水排放，污水处理厂排污口对应集中排水范围内其他工业和城镇生活污水的排 放； 建立各排污口废污水排放量的计算公式。
4. 如权利要求3所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，所述各排污 口废污水排放量的计算公式用函数定义为：
其中，DRA(i)为第i个入河排污口的污水排放量；dra(ix，iy)为隶属于第i个入河排 污口的等高带计算单元工业和城镇生活污水排放量；j = 1、2、3,分别代表一般工业、直流 火核电冷却水和城镇生活用水；为j类用水的耗水率;WU^ix，iy)为等高带计算单元各 类用水量。
5. 如权利要求2所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，在步骤S7中， 所述工业和城镇生活用水排水对河道汇流的影响模型与上述权利要求1中集中取水的农 业用水弃水对河道汇流的影响模型的建立过程相同。
6. 如权利要求1所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，在步骤S4中， 所述计算函数具体为：
其中，Aba为弃水量；Weh为渠道蓄水量；Wehmax为渠道最大蓄水量；WAGRC为取水量； WETC(ix，iy)为编码（ix，iy)的等高带计算单元实际灌溉需水量（m3)，其中ix为子流域 编码，iy为等高带编码为弃水率，通过排水过程对全灌溉期弃水率的计算作为初始值 输入。
7. 如权利要求1所述的社会水循环排水过程数值模拟方法，其特征在于，在步骤S5中， 所述取水的农业用水弃水对河道汇流的影响模型用函数定义为：
其中A为流水断面面积；Q为断面流量为网格单元或河道的单宽流入量（包含网格 内的有效降雨量、来自周边网格及支流的水量）；qK为取水流量（m3/s) ;qd为弃水流量；SQ为 网格单元地表面坡降或河道的纵向坡降；Sf为摩擦坡降；Vx为单宽流入量的流速在x方向 的分量。
【文档编号】G06F19/00GK104346529SQ201410584663
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】胡鹏, 王建华, 周祖昊, 周娜, 贺华翔, 刘盈斐, 何凡, 柴福鑫, 王鹏 申请人:中国水利水电科学研究院