本申請涉及水資源與水生態(tài)環(huán)境，尤其涉及一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法。

背景技術：

1、再生水用于城鎮(zhèn)河道景觀環(huán)境補水，既解決了季節(jié)性河流景觀環(huán)境用水不足問題，又緩解了污水處理廠尾水排放給河湖生態(tài)環(huán)境帶來的壓力，是再生水利用的一個重點。季節(jié)性河道水量、水質年內(nèi)和年際變化大，加之景觀環(huán)境用水的再生水水質標準不高，再生水用于河道景觀環(huán)境配水后因富營養(yǎng)化導致藻類爆發(fā)風險值得關注。研究表明：景觀水體富營養(yǎng)化過程中藻類繁殖的影響因素較多，其中：氮磷營養(yǎng)物質對藻類生長的影響居于前列；總氮（tn）和總磷（tp）的比值（氮磷比）是控制藻類生長的主要參數(shù)。

2、關于再生水用于景觀環(huán)境配水，申請?zhí)朿n202410143623.8、202311068310.2、202222719485.2、202210647108.4、202122296722.4、201811214451.x等分別公開了一批再生水處理技術和裝置，申請?zhí)?02210132749.6、202110448592.3、202010681227.2、201610475813.5、202210198200.7、202110317690.3、201210120358.9、201910274823.6、202310918375.5公開了一批再生水用于景觀環(huán)境補水的優(yōu)化技術、調(diào)度和管控方法。這些成果未考慮再生水利用的藻類風險控制問題，未涉及季節(jié)性河道水量水質變化特征與再生水耦合后的調(diào)控技術和方法，導致部分地區(qū)利用再生水引配水后不同程度的出現(xiàn)河道水質下降和藻類異常繁殖等問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本申請實施例提供一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，以解決相關技術中存在的未考慮再生水利用的藻類風險控制問題以及未涉及季節(jié)性河道水量水質變化特征與再生水耦合后的調(diào)控技術問題。

2、根據(jù)本申請實施例，提供一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，包括：

3、根據(jù)季節(jié)性河道景觀環(huán)境用水的水源特征和河道水體水力特征，基于指示性藻種的藻類生長曲線，以氮磷比和水體更換率作為控制指標對藻類風險進行控制，所述氮磷比作為控制指標用于河道自由水流河段，所述水體更換率作為控制指標用于河道有壅水堰壩調(diào)蓄的回水河段；

4、基于所述氮磷比和水體更換率，構建納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，所述納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型由目標函數(shù)和約束條件，所述目標函數(shù)包括藻類風險控制目標和河道流量或水量目標，所述約束條件包括本流域地表水資源可利用量約束和再生水可利用量約束；

5、基于所述納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，對指示性藻種河道水體環(huán)境下氮磷比進行優(yōu)化；

6、基于優(yōu)化后的氮磷比，對納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型進行優(yōu)化；

7、利用優(yōu)化后的納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型進行水量水質聯(lián)合調(diào)控。

8、可選的，所述藻類風險控制目標為：

9、；

10、；

11、式中：為河流段水體中的氮磷比值；分別為河流段水體中總氮濃度值和總磷濃度值；分為控制藻類生長的氮磷比合理區(qū)間的下限值與上限值；為回水段水體的換水周期；為回水段水體的蓄水量；分別為回水段水體本流域地表水和再生水單位時間補水量；分別為回水段水體換水周期合理區(qū)間的下限值與上限值。

12、可選的，所述河道流量或水量目標為：

13、；

14、；

15、式中：為河流段水體流量；為河流段水體中的目標流量；分別為河流段水體的景觀流量和環(huán)境流量;為回水段水體水位；為回水段水體中的目標水位；分別為回水段水體的景觀水位和環(huán)境水位。

16、可選的，所述本流域地表水資源可利用量約束和再生水可利用量約束分別為：

17、本流域地表水資源可利用量約束：；

18、再生水可利用量約束：；

19、式中：為時段本流域地表水補水流量和再生水補水流量；分別為時段本流域地表水可利用水量和再生水可利用水量的上限值。

20、可選的，在求解目標函數(shù)時，需要用到流域水資源量和面源污染負荷計算模型、河道水質與生態(tài)耦合模型和水量平衡模型，這三個模型受約束條件約束，其中，所述流域水資源量和面源污染負荷計算模型采用swmm軟件構建得到，所述河道水質與生態(tài)耦合模型和水量平衡模型采用wasp5構建得到；

21、采用swmm軟件利用監(jiān)測資料對建立的水資源量和面源污染負荷模型參數(shù)進行校核；

22、采用wasp5軟件利用監(jiān)測資料對建立的河道水質與生態(tài)耦合模型參數(shù)進行校核，直到模型模擬計算值與監(jiān)測值的差小于第一閾值。

23、可選的，利用監(jiān)測資料采用優(yōu)化后的納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，模擬河道景觀環(huán)境系統(tǒng)調(diào)度運行，將模擬運行結果與監(jiān)測資料相對比，當偏差小于第二閾值時，則模型可行，否則返回進行參數(shù)校核。

24、可選的，基于所述納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，對指示性藻種河道水體環(huán)境下氮磷比進行優(yōu)化，包括：

25、采集天然河道水源和采集再生水源；

26、對所述天然河道水源和采集再生水源進行總氮濃度和總磷濃度檢測；

27、根據(jù)總氮濃度和總磷濃度檢測的結果，對藻類進行單一水源培養(yǎng)和混合水源培養(yǎng)，獲得藻類生長曲線，同時分析吸光度對藻類生長的影響；

28、綜合所述藻類生長曲線以及吸光度對藻類生長的影響，結合以再生水為引配水源河道的實際情況，以水動力及水質計算公式為基礎，以抑制藻類生長和滿足河道配水水量為目標，計算河道水和再生水以不同水量配比后的氮磷比；

29、以氮磷比n:p為0:1、5:1、10:1、16:1、40:1為標準理論間隔值，以n:p?=?16:1和n:p=40:1作為判斷藻細胞生長受抑制的下臨界值和上臨界值，重復開展上述步驟直至達到所述目標函數(shù)中的各項目標。

30、可選的，在單一水源培養(yǎng)和混合水源培養(yǎng)過程中，設置培養(yǎng)條件為溫度30℃、光照2000?lux、光暗比12h:12h。

31、本申請的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

32、由上述實施例可知，本申請在利用再生水補充季節(jié)性河道景觀環(huán)境用水的同時，克服了再生水用于河道景觀環(huán)境配水后可能出現(xiàn)的河道水質下降和藻類異常繁殖等技術問題，進而達到了季節(jié)性河道多水源合理配置與精準調(diào)控的技術效果，進而實現(xiàn)藻類風險控制和河道水量的同步調(diào)控目標，進一步的，實現(xiàn)流域地表水資源可利用量和再生水可利用量的優(yōu)化配置。

33、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術特征：

1.一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，所述藻類風險控制目標為：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，所述河道流量或水量目標為：

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，所述本流域地表水資源可利用量約束和再生水可利用量約束分別為：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，在求解目標函數(shù)時，需要用到流域水資源量和面源污染負荷計算模型、河道水質與生態(tài)耦合模型和水量平衡模型，這三個模型受約束條件約束，其中，所述流域水資源量和面源污染負荷計算模型采用swmm軟件構建得到，所述河道水質與生態(tài)耦合模型和水量平衡模型采用wasp5構建得到；

6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，利用監(jiān)測資料采用優(yōu)化后的納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，模擬河道景觀環(huán)境系統(tǒng)調(diào)度運行，將模擬運行結果與監(jiān)測資料相對比，當偏差小于第二閾值時，則模型可行，否則返回進行參數(shù)校核。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，基于所述納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，對指示性藻種河道水體環(huán)境下氮磷比進行優(yōu)化，包括：

8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，其特征在于，在單一水源培養(yǎng)和混合水源培養(yǎng)過程中，設置培養(yǎng)條件為溫度30℃、光照2000?lux、光暗比12h:12h。

技術總結
本發(fā)明公開了一種基于藻類風險控制的再生水河道景觀環(huán)境配水調(diào)控方法，包括：根據(jù)季節(jié)性河道景觀環(huán)境用水的水源特征和河道水體水力特征，基于指示性藻種的藻類生長曲線，以氮磷比和水體更換率作為控制指標對藻類風險進行控制；基于所述氮磷比和水體更換率，構建納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型；基于所述納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型，對指示性藻種河道水體環(huán)境下氮磷比進行優(yōu)化；基于優(yōu)化后的氮磷比，對納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型進行優(yōu)化；利用優(yōu)化后的納入再生水的河道水量水質聯(lián)合調(diào)控模型進行水量水質聯(lián)合調(diào)控。實現(xiàn)季節(jié)性河道多水源合理配置與精準調(diào)控。

技術研發(fā)人員：傅雷,王士武,王俊敏,滑磊,尤愛菊,許開平
受保護的技術使用者：浙江省水利河口研究院（浙江省海洋規(guī)劃設計研究院）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10