本发明属于水动力学、环境动力学、污染物运移动力学，具体涉及一种单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法。
背景技术：
1、湿地底泥是重金属主要的源汇库。重金属在湿地经历吸附、解吸、沉淀、再悬浮等物理化学过程，沉积于湿地底泥之中，对湿地生态系统的健康和安全带来巨大的危害。水生植物是湿地生态系统的重要组成部分，植物的存在会增大水流阻力，降低水流流速，改变水流结构特征。水流特性的改变，尤其是紊动能量的变化，会改变泥沙起动和输运过程，从而影响重金属的迁移释放规律。累积于滨海湿地底泥中的高浓度重金属在径流、潮流、风浪等作用下会随着底泥起动和再悬浮过程向上覆水释放，造成水体的“二次污染”。因此，针对含植物水流，研究基于水流特征和植物参数的底泥重金属cud释放量计算方法具有重要意义。
2、滨海湿地底泥-水体之间的重金属交换规律十分复杂。目前，滨海湿地底泥-水界面重金属迁移释放及循环交换机理研究相对较少，滨海湿地底泥重金属释放动力学规律及影响机理还有待深入研究。准二级动力学模型可以描述反应速率与两种反应物浓度的关系，被广泛应用于研究磷、砷和重金属的吸附-解吸机理。该方程适用于描述由外部液膜扩散、表面释放和颗粒内扩散等多种机制同时存在的复杂释放过程。但在植物影响下，水流流速和紊动能力均会发生改变，尤其是在水体近底部植物茎秆周围产生的尾流紊动，影响底泥起动-再悬浮过程，进而对底泥重金属释放和吸附-解吸过程造成影响，准二级动力学模型不能直接使用。
3、由于缺少适用于植物特征条件的底泥重金属cud释放量计算方法，滨海湿地底泥-水体之间的重金属交换规律等相关研究受到极大限制，不利于进一步开展湿地的生态保护及修复工作。
技术实现思路
1、为解决现有技术的问题，本发明提供了一种单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法。
2、本发明的具体技术方案如下：
3、本发明提供了一种单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1，测得水流速度u、植物直径d，记录重金属铜释放时间t；步骤s2，间隔一定时间连续采集水流底部水样，过滤后得到悬浮泥沙和清液，冷冻保存；步骤s3，测定悬浮泥沙和清液中的重金属铜的浓度，将悬浮泥沙中的重金属铜浓度和清液中的重金属铜浓度相加，得到溶解态重金属铜浓度；步骤s4，重金属铜释放相对稳定时，获得溶解态重金属铜浓度的最大值，溶解态重金属铜浓度的最大值减去背景值，得到相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量qe；步骤s5，基于植物雷诺数red和相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量qe，改进准二级动力学方程中的参数a1'和b1'，得到改进的准二级动力学方程；步骤s6，利用改进的准二级动力学方程计算得到单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量，其中，步骤s5中植物雷诺数red由式(1)计算所得：(1)red＝ud/v式，(1)中：u为水流速度，d为植物直径，v为运动粘性系数，准二级动力学方程如式(2)所示：(2)t/ct＝a1'+b1't，式(2)中：t为重金属铜释放时间，ct为单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量，改进准二级动力学方程中参数a1'和b1'的过程为：a1'由式(3)计算所得：(3)a1'/qe＝0.0022red1/2-0.031red1/4+0.112，b1'由式(4)计算所得：(4)b1'·qe＝0.016red1/4+0.798，式(3)、(4)中：red为植物雷诺数，qe为相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量。
4、本发明提供的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤s2中间隔一定时间连续采集水流底部水样的具体采集方法为：前60min每隔10min采集一次水流底部水样，后60-120min每隔20min采集一次水流底部水样，后120-360min每隔40min采集一次水流底部水样。
5、本发明提供的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤s3中测定悬浮泥沙和清液中的重金属铜的浓度的测定方法为icp-ms。
6、本发明提供的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤s4中背景值为重金属铜释放时间t＝0时的水流底部水样的溶解态重金属铜浓度。
7、发明的作用与效果
8、本发明提供了一种单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，该方法包括如下步骤：步骤s1，测得水流速度u、植物直径d，记录重金属铜释放时间t；步骤s2，间隔一定时间连续采集水流底部水样，过滤后得到悬浮泥沙和清液，冷冻保存；步骤s3，测定悬浮泥沙和清液中的重金属铜的浓度，将悬浮泥沙中的重金属铜浓度和清液中的重金属铜浓度相加，得到溶解态重金属铜浓度；步骤s4，重金属铜释放相对稳定时，获得溶解态重金属铜浓度的最大值，溶解态重金属铜浓度的最大值减去背景值，得到相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量qe；步骤s5，基于植物雷诺数red和相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量qe，改进准二级动力学方程中的参数a1'和b1'，得到改进的准二级动力学方程；步骤s6，利用改进的准二级动力学方程计算得到单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量，其中，步骤s5中植物雷诺数red由式(1)计算所得：(1)red＝ud/v，式(1)中：u为水流速度，d为植物直径，v为运动粘性系数，准二级动力学方程如式(2)所示：(2)t/ct＝a1'+b1't，式(2)中：t为重金属铜释放时间，ct为单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量，改进准二级动力学方程中参数a1'和b1'的过程为：a1'由式(3)计算所得：(3)a1'/qe＝0.0022red1/2-0.031red1/4+0.112，b1'由式(4)计算所得：(4)b1'·qe＝0.016red1/4+0.798，式(3)、(4)中：red为植物雷诺数，qe为相对稳定阶段下溶解态重金属铜的最大释放量。
9、因此，与现有技术相比，本发明提供的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法具有以下优势：
10、(1)采用本发明的计算方法得到的改进的准二级动力学方程考虑了水流中植物的影响，提高了计算精度，方便快捷，可用于单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量的计算；
11、(2)和未改进的准二级动力学方程相比，采用本发明的改进的准二级动力学方程计算的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量ct与实测结果更为接近，各种工况下的误差明显降低，更具应用价值。
1.一种单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的单向流条件下含植物水流底泥溶解态重金属铜随时间释放量计算方法，其特征在于，