一种河网区支流水量水质自动调控系统及运行方法

本发明涉及水利工程领域，具体涉及种河网区支流水量水质自动调控系统及运行方法。

背景技术：

1、河湖水系，是流域水循环和水资源形成的载体，是区域经济社会发展的基础支撑。我国河湖水系发育，全国河流总长度超过40万km，湖泊总面积9万多km2，河湖周边地区人口、产业密集，人水关系十分密切。近年来，由于我国社会经济的快速发展以及城市的快速扩张，城市周围的中小河流没能得到系统的治理，导致常年水流较小、水体流动性变低、河道淤积严重、河道过流断面变窄、河流水质污染程度加剧等一系列问题出现，同时平原河网地区人口众多、城市发达、产业发展迅速。高密度的人口和高强度的经济活动，导致河网河渠污染负荷较大、污染来源广泛、水环境污染问题突出。河流的严重污染不仅破坏河流生态环境，而且影响了人民群众的生活质量，对地区经济进一步发展产生阻碍。基于上述情况，本发明提出了一种河网区支流水量水质自动调控系统及运行方法，可有效解决以上问题。

2、申请号为cn202111523702.4的专利申请文件提供了一种河网水质的监测方法、装置和可读存储介质。一种河网水质的监测方法，包括获取全部河流监测断面的第一数据；获取河网内企业排污口的第二数据；获取河网的气象数据；采用神经网络模型，获取全部河流监测断面的预测流量和预测水位；采用水动力模型和水质模型，获取河网的模拟结果。本发明的技术方案通过对河网进行水环境模拟，可以更加直观的得到河网的水环境情况，对河网整体流域范围内的水环境进行较为全面的监测，便于掌握整个河网的整体情况。但其未考虑如何管控支流水域情况，未能对异常监测情况做出对应措施。

3、申请号为cn202021937470.8的专利申请文件公开了一种提升临湖或临河平原河网水质的保障系统，包括通过具有一定坡度的取水流道连接的大型湖泊与调蓄湖，并通过设置在周边的平原河网将大型湖泊与调蓄湖连接在一起，在该流域内形成河水与湖水的循环流动。可提高平原河网河流的水体流动性，缩短水体更新周期，提供持续性的补水水源，提升河流的水质，保障河流治理效果的可持续性。但其未能设置水质预警装置，不能保证调控河网水质水量的及时性。

技术实现思路

1、针对河网支流水量季节性变化大、水质区域性差异大等突出问题，本发明对各支流分别设置水质水量监控系统，并分段安置水质预警系统以提高水环境安全性，通过分节点管理支流水域情况，构建高效管理河网水量水质的自动调控系统，长期保证主干河流水质的优良性和稳定性。本发明能够加强平原河网区域水环境的综合管理，提高平原河网区域水环境的安全性。

2、技术方案

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、步骤1)检测河流(3)上游流量和浓度，即水质监测断面(7)，上游指河流l1-2之前的河段来水。并开启所有支流(4)即z1、z2...zn、zn+1...zn+m下游的电动闸(6)，检测方法如式1。

5、

6、注：q：该河流上游来水流量，m3/s；

7、c：该河流上游来水浓度，mg/l。

8、q上：该河流中允许通过的最大流量，m3/s；

9、c上：该河流应满足的标准浓度，mg/l。

10、若输出结果为0，判定河流(3)上游来水水质和水量皆达到了标准。

11、若输出结果为1，判定河流(3)上游来水水量达到标准，水质未达到标准。

12、若输出结果为2，判定河流(3)上游来水水质达到标准，水量未达到标准。

13、若输出结果为3，判定河流(3)上游来水水质和水量皆未达到标准。

14、运行工况1：

15、步骤2)水质监测断面ⅰ(7)判定为水质和水量皆达到标准，则保持支流z1、z2...zn、zn+1...zn+m的电动闸(6)开启。

16、运行工况2：

17、步骤2)水质监测断面ⅰ(7)判定为水质和水量有未达到标准的项目，则保持支流z1、z2...zn、zn+1...zn+m的电动闸(6)开启，并根据河段上游的水质水量具体情况计算河流污染物降解系数α。采取不同处理技术提高河流污染物降解系数α。

18、步骤3)检测水质预警断面(2)的流量和浓度，检测方法如式2。

19、

20、注：qy：该河流断面流量，m3/s；

21、cy：该河流断面浓度，mg/l。

22、q中：该河流断面允许通过的最大流量，m3/s；

23、c中：该河流断面应满足的标准浓度，mg/l。

24、若输出结果为0，判定河流(3)中游即河段l1-2、l2-3...ln-n+1与支流z1、z2...zn水质和水量皆达到了标准。

25、若输出结果为1，判定河流(3)中游即河段l1-2、l2-3...ln-n+1与支流z1、z2...zn水量达到标准，水质有未达到标准的区域。

26、若输出结果为2，判定河流(3)中游即河段l1-2、l2-3...ln-n+1与支流z1、z2...zn水质达到标准，水量有未达到标准的区域。

27、若输出结果为3，判定河流(3)中游即河段l1-2、l2-3...ln-n+1与支流z1、z2...zn水质和水量皆有未达到标准的区域。

28、运行工况1：

29、步骤4)水质监测断面(2)判定为水质和水量皆达到标准，则保持支流z1、z2...zn、zn+1...zn+m的电动闸(6)开启。

30、运行工况2：

31、步骤4)水质监测断面(2)判定为水质和水量有未达到标准的项目，则通过水质水量监控点(5)的监测数据和电动闸(6)的开闭反映出各支流z1、z2...zn的水质水量情况，监测方法如式3，判断方法如图3。

32、

33、注：q1、q2......qn：各水质水量监控点(5)断面的流量，m3/s；

34、c1、c2......cn：各水质水量监控点(5)断面的浓度，mg/l。

35、q′1、q′2......q′n：各水质水量监控点(5)允许通过的最大流量，m3/s；

36、c1′、c2′......cn′：各水质水量监控点(5)应满足的标准浓度，mg/l。

37、1＜i≤n。

38、若判断为河段li-1-i水质水量未达到要求，则根据河段的水质水量具体情况调整入河量wex：

39、

40、wex为第x种污染源的污染物入河量，kg/d

41、wpx为第x种污染源的污染物产生量，kg/d

42、pxj为第x种污染源第i条入河路径的比例系数；

43、k为第x种污染源入河路径的数量；

44、fy为第y种处理单元的处理效率；

45、l为第x种污染源第i条入河路径对应的处理单元数量。

46、若判断为支流zi水质水量未达到要求，则针对支流采取适宜的处理技术直至qi≤q′i且ci≤c′i。

47、步骤5)检测水质监控断面(1)的流量和浓度，检测方法如式4。

48、

49、注：qd：该河流断面流量，m3/s；

50、cd：该河流断面浓度，mg/l。

51、q下：该河流断面允许通过的最大流量，m3/s；

52、c下：该河流断面应满足的标准浓度，mg/l。

53、若输出结果为0，判定河流(3)下游即河段ln+1-n+2...ln+m-1-n+m与支流zn+1、zn+2...zn+m水质和水量皆达到了标准。

54、若输出结果为1，判定河流(3)下游即河段ln+1-n+2...ln+m-1-n+m与支流zn+1、zn+2...zn+m水量达到标准，水质有未达到标准的区域。

55、若输出结果为2，判定河流(3)下游即河段ln+1-n+2...ln+m-1-n+m与支流zn+1、zn+2...zn+m水质达到标准，水量有未达到标准的区域。

56、若输出结果为3，判定河流(3)下游即河段ln+1-n+2...ln+m-1-n+m与支流zn+1、zn+2...zn+m水质和水量皆有未达到标准的区域。

57、运行工况1：

58、步骤6)水质监测断面(2)判定为水质和水量皆达到标准，则保持支流zn+1、zn+2...zn+m的电动闸(6)开启。

59、运行工况2：

60、步骤6)水质监测断面(2)判定为水质和水量有未达到标准的项目，则通过水质水量监控点(5)的监测数据和电动闸(6)的开闭反映出各支流zn+1、zn+2...zn+m的水质水量情况，监测方法如式4。判断方法如图4。

61、

62、注：qn+1、qn+2......qn+m：各水质水量监控点(5)断面的流量，m3/s；

63、cn+1、cn+2......cn+m：各水质水量监控点(5)断面的浓度，mg/l。

64、q′n+1、q′n+2......q′n+m：各水质水量监控点(5)允许通过的最大流量，m3/s；

65、c′n+1、c′n+2......c′n+m：各水质水量监控点(5)应满足的标准浓度，mg/l。

66、1≤i≤m。

67、若判断为河段ln+i-1-n+i水质水量未达到要求，则根据河段的水质水量具体情况计算河流污染物降解系数α，采取不同处理技术提高河流污染物降解系数α。

68、若判断为支流zn+i水质水量未达到要求，则针对支流采取适宜的处理技术直至qn+i≤q′n+i且cn+i≤c′n+i。

69、相比于现有技术，本发明的优点在于：

70、(1)本发明的装置采用水质水量监控设施对河网区支流进行高效管控，长期保证主干河流水质的优良性和稳定性。

71、(2)针对支流的季节性变化，区域性差异，本发明可通过调整河流降解系数，保证支流高效管控的同时，利用河流的自净能力，实现水质的自动调控，体现本发明的优越性。

72、(3)本发明特别设有水质预警断面，可根据河流中游的水质情况，及时对支流的排放进行调整，保证水质管控的及时性。