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专利号: 2021110395055
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,获取湖库水文气象数据,并采集湖库Δt时段内,即Tk时刻至Tk+1时刻水样和湖库+ + 2+ 2+ ‑ 2‑ ‑补给项、排泄项水样,进行水化学分析,确定Na、K、Ca 、Mg 、Cl、SO4 和HCO3浓度;

步骤2,建立水量平衡方程和氯离子质量守恒方程,计算地下水入湖径流量和地下水出湖径流量;

具体为:根据质量守恒定律可得式(1)和式(2):

式中,GI为地下水入湖径流量,GO为地下水出湖径流量,ΔV为湖库Δt时段内水体体积变化量;ClP为大气降水氯离子浓度,ClSI为地表径流补给水体氯离子浓度,ClGI为地下径流补给水体氯离子浓度,ClHI为人工补水水体氯离子浓度, 为Δt时段内湖库水体氯离子浓度均值,VTk和VTk+1分别为湖库Tk和Tk+1时刻水体体积,ClTk和ClTk+1分别为湖库Tk和Tk+1时刻水体氯离子浓度;

联立式(1)和式(2),求解得到此时段地下水入湖径流GI、地下水出湖径流量GO;

步骤3,计算Tk和Tk+1时刻湖水矿物饱和度S;

步骤4,确定虚拟水样以及解耦蒸发的影响;具体为:

由质量守恒定律计算出末时刻Tk+1水样对应的第i种(i=1,2,...,6)组分值mi,包括Na+ + 2+ 2+ 2‑ ‑、K、Ca 、Mg 、SO4 和HCO3,如式(3)所示;

式中,Ai,P为大气降水第i种组分浓度,Ai,SI为地表径流补给第i种组分浓度,Ai,GI为地下水入湖径流第i种组分浓度,Ai,HI为人工补水第i种组分浓度,ATi为Ti时刻湖库水体第i种组分浓度, 为Δt时段内湖库水体第i种组分浓度均值;

从Tk时刻到Tk+1时刻,湖库水体各组分浓度分布变化至Ai;

设第i种组分Tk+1时刻湖水实际观测浓度为Ri,T1;

当Ai>Ri,T1时,表示水文地球化学作用使第i种离子含量在末时刻水样中减小;

当Ai=Ri,T1时,表示水文地球化学作用使第i种离子含量在末时刻水样中不变;

当Ai

此时,将蒸发作用影响下的各离子组成的水样定义为虚拟水样;

步骤5,确定参与反应的水文地球化学作用,建立六元一次方程,求解水文地球化学反应量,并与湖水矿物饱和度进行对比,解耦水文地球化学作用的影响;具体为:虚拟水样和Tk+1时刻水样中第i种离子的质量增减量即为水文地球化学作用下此离子的质量增减量,记为bi;模拟求解湖水从“虚拟水样”至Tk+1时刻湖水样过程中的相关水文地球化学作用,如式(4)所示;

虚拟水样+反应物=Tk+1时刻湖水样+生成物(4);

在初始水体中,每升水中溶解了x1的第一种矿物、x2的第二种矿物、…、xm的第n种矿物后,形成了终点水质,且与初始混合水质相比,终点水质中的第i中元素的增量为bi,如式(5)所示;

式中,aij为第i中元素相对于第j中矿物的化学计量数,在数值上等于1mol第j种矿物完全溶解所产生的第i种元素的摩尔数;

选取j种矿物元素,建立j元一次方程,求解xj,xj为正值表示溶解,负值表示沉淀;将xj的正负号与矿物溶解度S的正负号进行对比,若一致,表示计算结果正确,若不一致,表示式(4)中选取的反应物和生成物需要调整,重复进行步骤5,直至计算结果正确。

2.根据权利要求1所述的一种解耦蒸发对湖库水体盐分影响的计算方法,其特征在于,所述步骤1中,湖库补给项为大气降水量P、地表径流补给量SI、人工补水量HI;湖库排泄项为蒸发量E、地表径流排泄量SO、人类开发利用量HO。