CN115879338A - 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置 - Google Patents

一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115879338A
CN115879338A CN202211427683.XA CN202211427683A CN115879338A CN 115879338 A CN115879338 A CN 115879338A CN 202211427683 A CN202211427683 A CN 202211427683A CN 115879338 A CN115879338 A CN 115879338A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solute
river
bank
flow zone
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211427683.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘肖廷
刘志武
傅广泽
孙洪广
戴会超
徐志
杨恒
张博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges Corp
Original Assignee
China Three Gorges Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges Corp filed Critical China Three Gorges Corp
Priority to CN202211427683.XA priority Critical patent/CN115879338A/zh
Publication of CN115879338A publication Critical patent/CN115879338A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置，该方法包括：构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型；构建一维河流溶质迁移模型；针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点；基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度；基于溶质浓度，求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度。通过针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，从而通过处理目标河流与侧岸潜流带的边界，模拟河流地下水的水体中的溶质交换过程，获得河流‑侧岸潜流带区域的溶质分布，提高污染物溶质扩散监测和防治的准确性。

Description

一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置
技术领域
本发明涉及工程仿真与数值模拟技术领域，具体涉及一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置。
背景技术
在水环境污染防治中，潜流带具有十分重要的地位。该区域是地表水-地下水交互过程的重要过渡区域，具有调蓄洪水、消减污染、净化环境、保护植被和提供适宜栖息地等功能。潜流交换会改变河流-侧岸潜流带中的溶质迁移过程，建立河流-侧岸潜流带污染物迁移的模型模拟该区域的溶质地表地下水溶质迁移过程，对污染物的防治具有重要意义。
在相关技术中，模拟河流污染物迁移过程通常采用经典的网格类方法进行布点，但由于侧岸潜流带地质结构比较复杂，监测点分布比较散乱，无法均匀分布，经典的网格类方法难以模拟侧岸潜流带的溶质输移过程。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无法模拟侧岸潜流带的溶质输移过程缺陷，从而提供一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于目标河流的溶质输移过程的方法，包括：接收监测点测量的目标河流的流速，以及目标河流的溶质浓度的第一初始值；获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据侧岸潜流带中地下水的流速、第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型；基于目标河流的流速、第一初始值、第二初始值构建一维河流溶质迁移模型；针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点；基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度；基于溶质浓度，求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，并根据侧岸潜流带的溶质浓度与河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。
结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，包括：针对目标河流进行均匀布点，以及，针对侧岸潜流带进行无网格随机布点，其中，侧岸潜流带的边岸为均匀布点，且侧岸潜流带的边岸的布点与目标河流的布点一一对应。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度，包括：基于空间布点，确定无网格布点时的溶质浓度；根据溶质浓度对二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，确定侧岸潜流带的溶质浓度。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，溶质浓度表示为：
Figure BDA0003945007000000021
/>
其中，c(x,y,t)表示无网格布点时的溶质浓度，x表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，t表示时间，N和M分别表示侧岸潜流带的边界的布点数，以及由侧岸潜流带边界所围成的区域内的布点数，ri表示空间距离，λi(t)表示与时间相关的函数，Φ(ri)表示与空间相关的函数。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，一维河流溶质迁移模型是沿河流流向建立的，二维侧岸潜流带溶质迁移模型是根据二维直角坐标建立的。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，一维河流溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000031
其中，x1表示河流流向，v表示河流的流速，D表示河流中溶质扩散速度，α表示河流和侧岸潜流带溶质交换速率，c1表示河流中的溶质浓度，c2表示与c1对应的侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间。
结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，二维侧岸潜流带溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000032
其中，c2表示侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间，x2表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，Dx2表示侧岸潜流带中溶质沿着x方向的扩散速度，Dy表示侧岸潜流带中溶质沿着y方向的扩散速度，vx2表示侧岸潜流带中地下水沿着x方向的流速，vy表示侧岸潜流带中地下水沿着y方向的流速。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于目标河流的溶质输移过程的装置，包括：监测单元，用于接收监测点测量的目标河流的流速，以及所述目标河流的溶质浓度的第一初始值；第一模型建立单元，用于获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及所述侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据所述侧岸潜流带中地下水的流速、所述第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型；第二模型建立单元，用于基于所述目标河流的流速、所述第一初始值、所述第二初始值构建一维河流溶质迁移模型；空间布点单元，用于针对所述目标河流和所述侧岸潜流带进行空间布点；第二溶质浓度确定单元，用于基于所述空间布点，求解所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度；第一溶质浓度确定单元，用于基于所述溶质浓度，求解所述一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，以根据所述侧岸潜流带的溶质浓度与所述河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，实现如第一方面任一实施方式的基于目标河流的溶质输移过程的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器中存储有可计算机程序指令，当指令被至少一个处理器执行，实现如第一方面任一实施方式的基于目标河流的溶质输移过程的方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置，该方法通过接收目标河流的流速、地下水的流速、溶质浓度的第一初始值以及第二初始值，建立河流-侧岸潜流带溶质运移耦合模型，包括构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型与一维河流溶质迁移模型，并针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，从而通过处理目标河流与侧岸潜流带的边界，模拟河流地下水的水体中的溶质交换过程，获得河流-侧岸潜流带区域的溶质分布，提高污染物溶质扩散监测和防治的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种应用场景示例图；
图2为本发明实施例提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的方法的一个具体示例的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的方法的流量过程的示例图；
图4为本发明实施例提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的方法的溶质浓度变化过程的示例图；
图5为本发明实施例提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的方法的河流-侧岸潜流带空间布点示例图；
图6为本发明实施例提供的一种基于目标河流的溶质输移过程的装置的一个具体示例的原理框图；
图7为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示例图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种基于目标河流的溶质输移过程的方法的应用场景，如图1所示，包括：河流与侧岸潜流带。图中箭头表示河流的流向，所示河流的两侧分别具有对应的侧岸潜流带，河流中的溶质与侧岸潜流带的地下水水体中的溶质进行溶质交换的过程是本发明所指的目标河流的溶质输移过程。
本实施例提供一种基于目标河流的溶质输移过程的方法，如图2所示，包括：
S101、接收监测点测量的目标河流的流速，以及目标河流的溶质浓度的第一初始值。
具体地，监测点设置在目标河流的上游位置，通过设置相应传感器实时获取目标河流的流速以及目标河流的溶质浓度。
在实际应用中，监测点还用于测量目标河流的来流流量，从而根据目标河流的来流流量与目标河流流速的对应关系，确定上游来流对目标河流流速变化的影响。具体地，上游来流对目标河流流速变化的影响是指上游来流导致目标河流流速增大，但随时间的增加，减小对目标河流流速的影响，并且上游来流将携带溶质进入目标河流，导致一部分溶质进入潜流带，对河流-侧岸潜流带溶质输移过程造成影响。
示例性地，若目标流量某和端宽度为30m，长度为5000m，平时基流流量为86.6m3/s，河流侧岸潜流带宽度为50m，初始时刻河流与潜流带水位一致。在此时目标河流上游来流流量增加，且溶质随着上游来流进入河段，则目标河流的来流流量与时间按如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000071
Q(t)＝QP·q(t) (2)
其中，q(t)表示键位水文过程线，Tp表示洪水峰值到达时间，C3表示水文过程线形状系数，Qp表示峰值流量，Q(t)表示目标河流的来流流量。
在实际应用中，根据公式(1)、(2)，确定目标河流的流量过程如图3所示，其中，洪水峰值到达时间为1800s，水文过程线形状系数为2，峰值流量为500m3/s。根据目标河流的来流流量与目标河流流速的对应关系，可以看出，目标河流流速在洪水峰值到达时刻前后，达到目标河流流速的最大值，并随着时间的增加，目标河流流速减小至受上游来流流量前的目标河流流速。
S102、获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据侧岸潜流带中地下水的流速、第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型。
在实际应用中，通过设置相应传感器实时获取侧岸潜流带中地下水的流速以及侧岸潜流带的溶质浓度。
具体地，二维侧岸潜流带溶质迁移模型是根据二维直角坐标建立的。在实际应用中，根据二维直角坐标建立二维侧岸潜流带溶质迁移模型是指在侧岸潜流带溶质迁移过程中，溶质的扩散包含沿x方向与y方向的扩散，地下水的流速可以拆分为地下水沿x方向流动的速度与沿y方向流动的速度。
在一种可选实施方式，二维侧岸潜流带溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000081
其中，c2表示侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间，x2表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，Dx2表示侧岸潜流带中溶质沿着x方向的扩散速度，Dy表示侧岸潜流带中溶质沿着y方向的扩散速度，vx2表示侧岸潜流带中地下水沿着x方向的流速，vy表示侧岸潜流带中地下水沿着y方向的流速。
在实际应用中，侧岸潜流带中溶质沿x方向的扩散速度与溶质沿y方向的扩散速度是通过第二初始浓度反求的，通过溶质浓度反求溶质沿x方向、沿y方向的扩散速度属于较为成熟的技术，本发明对此不再进行赘述。
S103、基于目标河流的流速、第一初始值、第二初始值构建一维河流溶质迁移模型。
具体地，一维河流溶质迁移模型是沿河流流向建立的。在实际应用中，沿河流流向建立一维河流溶质迁移模型是指在河流溶质迁移过程中，溶质的扩散方向与目标河流的流速所对应的方向均为河流流向。
在一种可选实施方式中，一维河流溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000091
其中，x1表示河流流向，v表示河流的流速，D表示河流中溶质扩散速度，α表示河流和侧岸潜流带溶质交换速率，c1表示河流中的溶质浓度，c2表示与c1对应的侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间。
在实际应用中，河流中溶质扩散速度是通过第一初始浓度反求的，通过溶质浓度反求溶质的扩散速度属于较为成熟的技术，本发明对此不再进行赘述。
S104、针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点。
具体地，针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点的方式为通过无网格的方式确定空间点。
在实际应用中，针对侧岸潜流带的空间布点位置包括设置在侧岸潜流带中的监测井的位置。即，监测井对应的位置属于侧岸潜流带的空间点。
S105、基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度。
具体地，基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型是指通过侧岸潜流带中以无网格方式确定的空间点，对二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，将二维侧岸潜流带溶质迁移模型离散为与空间相关及与时间相关的函数。
S106、基于溶质浓度，求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，以根据侧岸潜流带的溶质浓度与河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。
具体地，基于溶质浓度，求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度是指将求解得到侧岸潜流带的溶质浓度作为边界条件带入一维河流溶质迁移模型，通过有限差分的方式求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度。在实际应用中，通过有限差分的方式求解一维河流溶质迁移模型是以确定一维河流溶质迁移模型的空间布点数与时间布点数的方式，对一维河流溶质迁移模型进行求解，应该理解的是，通过有限差分的方式求解一维模型属于较为成熟的技术，在此不再赘述。
在实际应用中，目标河流的溶质浓度的第一初始值为目标河流中溶质的初始浓度，侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值为侧岸潜流带的溶质的初始浓度。随着时间的推移，目标河流的溶质浓度与侧岸潜流带的溶质浓度可以与对应初始浓度不同，并在上游来流进入目标河流后，溶质随上游来流进入目标河流，部分溶质将进入侧岸潜流带，并在侧岸潜流带中滞留，并慢慢返回河流中，这一过程如图4所示。在这一过程中，溶质在进入侧岸潜流带，并慢慢返回河流时，导致溶质的穿透曲线出现一定程度的拖尾，而这一现象体现了河流地下水的水体中的溶质交换过程。
通过实施本实施例，通过接收目标河流的流速、地下水的流速、溶质浓度的第一初始值以及第二初始值，建立河流-侧岸潜流带溶质运移耦合模型，包括构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型与一维河流溶质迁移模型，并针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，从而通过处理目标河流与侧岸潜流带的边界，模拟河流地下水的水体中的溶质交换过程，获得河流-侧岸潜流带区域的溶质分布，提高污染物溶质扩散监测和防治的准确性。
在一种可选实施方式中，上述步骤S104的过程，具体包括：针对目标河流进行均匀布点，针对侧岸潜流带进行无网格随机布点，其中，侧岸潜流带的边岸为均匀布点，且侧岸潜流带的边岸与目标河流的布点一一对应。
示例性地，如图5所示，各圆点表示目标河流与侧岸潜流带的空间点，其中空心圆点表示监测井位置。侧岸潜流带包括：由边界围成的内部区域与由边界形成的边界区域，关于侧岸潜流带的空间布点分为：位于侧岸潜流带的边界区域的点与位于侧岸潜流带的内部区域的点。位于侧岸潜流带边界区域靠近河流侧，即位于边岸的空间点与目标河流的空间点一一对应，图中箭头表示空间点间的一一对应关系。
通过实施本实施例，以无网格的方式针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，有效解决了经典网格类方法难以模拟侧岸潜流带的溶质输移过程的问题，并且由于位于侧岸潜流带边岸的空间点与目标河流的空间点一一对应，保证了发生溶质交换区域目标河流空间点与侧岸潜流带空间点的对应关系，为将侧岸潜流带的溶质浓度带入一维河流溶质迁移模型，求解河流的溶质浓度提供数据基础。
在一种可选实施方式中，上述步骤S105的过程，具体包括：
(1)基于空间布点，确定无网格布点时的溶质浓度。
在一种可选实施方式中，溶质浓度表示为：
Figure BDA0003945007000000121
其中，c(x,y,t)表示无网格布点时的溶质浓度，x表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，t表示时间，N和M分别表示侧岸潜流带的边界的布点数，以及由侧岸潜流带边界所围成的区域内的布点数，ri表示空间距离，λi(t)表示与时间相关的函数，Φ(ri)表示与空间相关的函数。
具体地，与空间相关的函数通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000122
其中，p表示形状参数。
在实际应用中，空间距离通常选取欧几里得距离，欧几里得距离通过如下公式表达：
Figure BDA0003945007000000123
/>
其中，节点(xi,yi)表示第i个空间点。
在实际应用中，形状参数为预设值，形状参数的选取可以是1/(M+N)、2/(M+N)或选取最大欧几里得距离，可根据实际工况进行选择，本发明对此不作具体限定。
在实际应用中，M表示位于侧岸潜流带的边界区域的点的数量，N表示位于侧岸潜流带的内部区域的点的数量。
(2)根据溶质浓度对二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，确定侧岸潜流带的溶质浓度。
具体地，根据溶质浓度对二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，确定侧岸潜流带的溶质浓度包括：根据溶质浓度，确定二维侧岸潜流带溶质迁移模型；并基于对确定的二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散。
具体地，通过如下公式表示确定的二维侧岸潜流带溶质迁移模型：
Figure BDA0003945007000000131
其中，Φij表示空间点i与空间点j之间的空间距离相关的函数，λj(t)表示空间j对应的时间函数，空间点i表示为(xi,yi)，空间点j表示为(xj,yj)。
在实际应用中，公式(8)为将公式(5)带入公式(3)得到的关于公式(5)的变形，即将针对侧岸潜流带的空间布点带入二维侧岸潜流带溶质迁移模型，得到的模型的变形。
具体地，通过如下公式表达对确定的二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散：
Figure BDA0003945007000000141
其中，Δt表示时间步长，n表示第n时刻。
Figure BDA0003945007000000142
Figure BDA0003945007000000143
Figure BDA0003945007000000144
Figure BDA0003945007000000145
在实际应用中，上述公式(9)至公式(13)是根据公式(6)、(7)以及时间步长确定的公式(8)的离散形式，从而确定侧岸潜流带的溶质浓度。并将确定的侧岸潜流带的溶质浓度作为与河流中的溶质浓度对应的侧岸潜流带的溶质浓度，带入一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，从而通过重复确定侧岸潜流带的溶质浓度以及河流的溶质浓度，动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况，形成如图4所示的溶质交换过程。
通过实施本实施例，通过对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，将二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，确定侧岸潜流带的溶质浓度，并通过将侧岸潜流带的溶质浓度带入一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度从而通过重复确定侧岸潜流带的溶质浓度以及河流的溶质浓度，动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况，提高污染物溶质扩散监测和防治的准确性。
本实施例提供一种基于目标河流的溶质输移过程的装置，如图6所述，包括：监测单元21、第一模型建立单元22、第二模型建立单元23、空间布点单元24、第二溶质浓度确定单元25、第一溶质浓度确定单元26。
监测单元21，用于接收监测点测量的目标河流的流速，以及目标河流的溶质浓度的第一初始值。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S101的相关描述，在此不再赘述。
第一模型建立单元22，用于获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据侧岸潜流带中地下水的流速、第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S102的相关描述，在此不再赘述。
第二模型建立单元23，用于基于目标河流的流速、第一初始值、第二初始值构建一维河流溶质迁移模型。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S103的相关描述，在此不再赘述。
空间布点单元24，用于针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S104的相关描述，在此不再赘述。
第二溶质浓度确定单元25，用于基于空间布点，求解二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S105的相关描述，在此不再赘述。
第一溶质浓度确定单元26，用于基于溶质浓度，求解一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，并根据侧岸潜流带的溶质浓度与河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。具体过程可参见上述实施例中关于步骤S106的相关描述，在此不再赘述。
通过实施本实施例，通过监测单元接收目标河流的流速、溶质浓度的第一初始值以及通过第一模型建立单元获取地下水的流速、第二初始值，并根据侧岸潜流带中地下水的流速、第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型，通过第二模型建立单元构建一维河流溶质迁移模型，并通过空间布点单元针对目标河流和侧岸潜流带进行空间布点，从而通过处理目标河流与侧岸潜流带的边界，模拟河流地下水的水体中的溶质交换过程，获得河流-侧岸潜流带区域的溶质分布，提高污染物溶质扩散监测和防治的准确性。
本发明一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的基于目标河流的溶质输移过程的方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本发明一个实施例还提供一种计算机设备，如图7所示，图7是本发明一个可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备可以包括至少一个处理器31、至少一个通信接口32、至少一个通信总线33和至少一个存储器34，其中，通信接口32可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口32还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器34可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器34可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器31的存储装置。其中处理器31可以结合图6所描述的装置，存储器34中存储应用程序，且处理器31调用存储器34中存储的程序代码，以用于执行上述任意方法实施例所述的基于目标河流的溶质输移过程的方法的步骤。
其中，通信总线33可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。通信总线33可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器34可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；存储器34还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器31可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器31还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmablelogic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complexprogrammable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。
可选地，存储器34还用于存储程序指令。处理器31可以调用程序指令，实现本发明任一实施例中所述的基于目标河流的溶质输移过程的方法。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于目标河流的溶质输移过程的方法，其特征在于，所述方法包括：
接收监测点测量的目标河流的流速，以及所述目标河流的溶质浓度的第一初始值；
获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及所述侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据所述侧岸潜流带中地下水的流速、所述第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型；
基于所述目标河流的流速、所述第一初始值、所述第二初始值构建一维河流溶质迁移模型；
针对所述目标河流和所述侧岸潜流带进行空间布点；
基于所述空间布点，求解所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度；
基于所述溶质浓度，求解所述一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，并根据所述侧岸潜流带的溶质浓度与所述河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述针对所述目标河流和所述侧岸潜流带进行空间布点，包括：
针对目标河流进行均匀布点，以及，
针对侧岸潜流带进行无网格随机布点，其中，所述侧岸潜流带的边岸为均匀布点，且所述侧岸潜流带的边岸的布点与所述目标河流的布点一一对应。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述空间布点，求解所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度，包括：
基于所述空间布点，确定无网格布点时的溶质浓度；
根据所述溶质浓度对所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型进行离散，确定侧岸潜流带的溶质浓度。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述溶质浓度表示为：
Figure FDA0003945006990000021
其中，c(x,y,t)表示无网格布点时的溶质浓度，x表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，t表示时间，N和M分别表示侧岸潜流带的边界的布点数，以及由侧岸潜流带边界所围成的区域内的布点数，ri表示空间距离，λi(t)表示与时间相关的函数，Φ(ri)表示与空间相关的函数。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述一维河流溶质迁移模型是沿河流流向建立的，所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型是根据二维直角坐标建立的。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述一维河流溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure FDA0003945006990000022
其中，x1表示河流流向，v表示河流的流速，D表示河流中溶质扩散速度，α表示河流和侧岸潜流带溶质交换速率，c1表示河流中的溶质浓度，c2表示与c1对应的侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型通过如下公式表达：
Figure FDA0003945006990000031
其中，c2表示侧岸潜流带的溶质浓度，t表示时间，x2表示空间点的x轴方向，y表示空间点的y轴方向，Dx2表示侧岸潜流带中溶质沿着x方向的扩散速度，Dy表示侧岸潜流带中溶质沿着y方向的扩散速度，vx2表示侧岸潜流带中地下水沿着x方向的流速，vy表示侧岸潜流带中地下水沿着y方向的流速。
8.一种基于目标河流的溶质输移过程的装置，其特征在于，所述装置包括：
监测单元，用于接收监测点测量的目标河流的流速，以及所述目标河流的溶质浓度的第一初始值；
第一模型建立单元，用于获取监测井上报的侧岸潜流带中地下水的流速，以及所述侧岸潜流带的溶质浓度的第二初始值，并根据所述侧岸潜流带中地下水的流速、所述第二初始值构建二维侧岸潜流带溶质迁移模型；
第二模型建立单元，用于基于所述目标河流的流速、所述第一初始值、所述第二初始值构建一维河流溶质迁移模型；
空间布点单元，用于针对所述目标河流和所述侧岸潜流带进行空间布点；
第二溶质浓度确定单元，用于基于所述空间布点，求解所述二维侧岸潜流带溶质迁移模型，确定侧岸潜流带的溶质浓度；
第一溶质浓度确定单元，用于基于所述溶质浓度，求解所述一维河流溶质迁移模型，确定河流的溶质浓度，并根据所述侧岸潜流带的溶质浓度与所述河流的溶质浓度动态模拟河流-侧岸潜流带区域的溶质分布情况。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质中存储计算机指令，
所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于目标河流的溶质输移过程的方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；
所述存储器中存储有可计算机程序指令，当所述指令被所述至少一个处理器执行，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于目标河流的溶质输移过程的方法。
CN202211427683.XA 2022-11-15 2022-11-15 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置 Pending CN115879338A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211427683.XA CN115879338A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211427683.XA CN115879338A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115879338A true CN115879338A (zh) 2023-03-31

Family

ID=85759926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211427683.XA Pending CN115879338A (zh) 2022-11-15 2022-11-15 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115879338A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116882325A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 一种沙漠地区污染物输移过程的评估方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116882325A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 一种沙漠地区污染物输移过程的评估方法及装置
CN116882325B (zh) * 2023-09-07 2024-01-26 长江三峡集团实业发展(北京)有限公司 一种沙漠地区污染物输移过程的评估方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Scawthorn et al. HAZUS-MH flood loss estimation methodology. I: overview and flood hazard characterization
AU2021233949A1 (en) SWMM and EFDC coupling model-based regulation and storage project environmental effect assessment method and device
US10762588B2 (en) Flood-recovery options tool
Pender et al. Use of computer models of flood inundation to facilitate communication in flood risk management
CN101908100A (zh) 一种地下水环境的建模及数值模拟方法
CN109559098B (zh) 一种海绵城市试点区低影响开发设施模拟方法
CN115879338A (zh) 一种基于目标河流的溶质输移过程的方法及装置
Zellou et al. Assessment of reduced-complexity landscape evolution model suitability to adequately simulate flood events in complex flow conditions
Huang et al. Coupled flood and sediment transport modelling with adaptive mesh refinement
Liu et al. Hydrodynamics and water quality of the Hongze Lake in response to human activities
Sridharan et al. Local-inertial shallow water model on unstructured triangular grids
Sogut et al. Overland wave propagation and load distribution among arrays of elevated beachfront structures
CN114722647A (zh) 基于gis的多情景洪水淹没分析方法和装置
CN108196951A (zh) Gpu流域径流模拟分布式调度***及方法
Sridharan et al. Explicit expression of weighting factor for improved estimation of numerical flux in Local Inertial models
CN116151154B (zh) 一种土壤地下水污染物迁移模拟方法及相关设备
Imam et al. The baroclinic response to wind in a multiarm multibasin reservoir
JP7220276B1 (ja) 浸水シミュレーション装置、浸水シミュレーション方法およびプログラム
CN113869804B (zh) 一种洪涝灾害下的电网设备风险预警方法及***
CN115577597A (zh) 裂隙通道中溶质超扩散的模拟方法、装置、介质、设备
CN114997524A (zh) 一种地下水溶质分布的预测方法、装置、设备及存储介质
Chan et al. A new model for soil hydraulic properties based on a stochastic conceptualization of porous media
CN116109155A (zh) 筑坝河流纵向连通性评价方法及装置
CN115587439A (zh) 重金属污染物迁移模型可变参数的修正方法及修正平台
CN112989650A (zh) 一种基于污染带面积约束的排污口允许排放量确定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination