水质信息计算装置及方法

摘要

本发明提供了一种水质信息计算装置及方法，用于水污染事故中模拟计算污染物的浓度。其中，水质信息计算装置包括：信息输入模块，用于输入上游河段反映污染物浓度的信息；计算模块，用于根据所述信息输入模块的输入信息，采用一维水质模拟系统动力学模型计算下游河段污染水质的污染物浓度；显示模块，用于显示信息输入模块输入的信息及计算模块输出的计算结果。本发明提供的水质信息计算装置将系统动力学应用于水污染事故水质变化的动态模拟研究，建立了一维水质模拟系统动力学模型，对污染物在河流中通过对流、弥散以及由化学反应和生物吸收引起的衰减等物理、化学和生物过程导致的浓度变化进行动态仿真模拟，对下游断面污染物的浓度预测。

主权项

一种水质信息计算装置，用于水污染事故中模拟计算污染物的浓度，其特征在于，包括：信息输入模块，用于输入上游河段反映污染物浓度的信息，该信息包括：初始断面的污染物浓度值、河流断面的纵向流速、河流断面的纵向弥散系数、河流断面污染物的衰减速率系数、河流模拟空间步长；其中，所述河流模拟空间步长Δx满足以下条件：$\frac{\mathrm{\Delta t}}{\mathrm{\Delta x}}\le \frac{1}{u_x}$且$\frac{\mathrm{\Delta t}}{\Delta x^2}\le \frac{1}{2E_x}$其中，u_x代表河段断面的纵向平均流速，E_x代表河流断面的纵向弥散系数；计算模块，用于根据所述信息输入模块的输入信息，采用一维水质模拟系统动力学模型计算下游河段污染水质的污染物浓度；显示模块，用于显示所述信息输入模块输入的信息及所述计算模块输出的计算结果，以及以模块图形及带箭头的曲线将一维水质模型的各变量与其影响因子之间的相互关系以图形方式呈现；所述计算模块具体包括：流入速率计算单元，用于根据所述信息输入模块输入的相关信息，计算河段经对流和弥散后的污染物浓度流入速率；所述相关信息包括：初始断面的污染物浓度值、河流断面的纵向流速、河流断面的纵向弥散系数、河流模拟空间步长；流出速率计算单元，用于根据所述信息输入模块输入的相关信息，计算河段经过对流、弥散和衰减后的污染物浓度流出速率；所述相关信息包括：初始断面的污染物浓度值、河流断面的纵向流速、河流断面的纵向弥散系数、河流断面污染物的衰减速率系数、河流模拟空间步长；浓度计算单元，用于根据所述流入速率计算单元获得的污染物浓度流入速率和所述流出速率计算单元获得的污染物浓度流出速率计算某一时刻某河段污染物的浓度值；距离计算单元，用于根据所述信息输入模块输入的河流断面的纵向流速，计算污染物在模拟时间内流过的距离。