[发明专利]一种流域重金属行为的动态定量模拟方法

摘要

本申请公开了一种流域重金属行为的动态定量模拟方法，在重金属土壤多元转化动力学模型和重金属快速平衡假设理论的基础上通过计算得到液相中的重金属随地表径流、壤中流、渗透流进行迁移的过程中淋滤出土壤中的重金属量、固相重金属在迁移过程中吸附在土壤颗粒上后，随地表径流中的悬浮泥沙迁移到河道的重金属量、河道中重金属通过沉降作用从水体中去除的重金属量、再悬浮从沉积相进入水体的重金属量、溶解相重金属通过扩散作用从高浓度区域向低浓度区域运移的重金属量、掩埋作用从沉积相中去除的重金属量，并通过对所得各重金属量进行计算机模拟得到研究流域的重金属浓度。

主权项

一种流域重金属行为的动态定量模拟方法，其特征在于，应用于水文模型SWAT模型中，包括：获取模拟研究区域重金属点源、面源污染的空间信息和采样数据；依据所述采样数据确定模拟研究区域以点源排放进入河道的重金属量Xp；依据所述采样数据确定模拟研究区域土壤中的活泼态金属含量MS、不活泼态金属含量Mn；利用重金属土壤多元转化动力学模型确定土壤中不同形态的重金属以及各形态间转化关系；计算得到随地表径流、壤中流、渗透流进行迁移的过程中从土壤中淋滤出的溶解相重金属量Xflow；依据公式Xs_sed＝Ms·sed·ε计算得到吸附在土壤颗粒上随地表径流中的悬浮泥沙迁移到河道的活泼态重金属量Xs_sed；依据公式Xn_sed＝Mn·sed·ε计算得到吸附在土壤颗粒上随地表径流中的悬浮泥沙迁移到河道的不活泼态重金属量Xn_sed；根据重金属快速平衡假设理论保持研究区域的各态重金属处于平衡状态；依据公式计算得到河道中通过沉降作用从悬移质相中去除进入沉积相的活泼态重金属量Xs_stl；依据公式计算得到河道中通过沉降作用从悬移质相中去除进入沉积相的不活泼态重金属量Xn_stl；依据公式计算得到通过再悬浮从沉积相去除进入悬移质相的活泼态重金属量Xs_rsp；依据公式计算得到通过再悬浮从沉积相去除进入悬移质相的不活泼态重金属量Xn_rsp；依据公式计算得到通过扩散作用从高浓度区域向低浓度区域运移的溶解相重金属量Xdif；依据公式计算得到通过掩埋作用从沉积相中去除的活泼态重金属量Xs_bur；依据公式计算得到通过掩埋作用从沉积相中去除的不活泼态重金属量Xn_bur；根据重金属快速平衡假设理论保持研究区域的各态重金属处于平衡状态；依据所述重金属量Xp、Xflow、Xs_sed、Xn_sed、Xflow中离子态重金属含量Xcation和Xflow中配合态重金属含量Xligand计算得到研究区域从点、面污染源进入河道的各相态重金属量；依据所述重金属量Xs_stl、Xn_stl、Xs_rsp、Xn_rsp、Xdif、Xs_bur、Xn_bur以及公式x1:x2:x3＝1:KL[L]γ:[sed]Kd计算得到进入河道的重金属经过沉降作用、再悬浮作用、扩散作用、掩埋作用以及平衡分配后流出河道的各相态重金属含量；综合各重金属量计算得最终河道重金属量；其中，[L]为土壤液相中溶解态有机物浓度，γ为配合反应配位数取值范围为0.5至1，Kd为是固‑液分配系数，sed为产沙量，ε为重金属富集系数，vs为重金属沉降速度，depth为河道水深，Xs_rch为河道中悬移质相活泼态重金属含量，Xn_rch为河道中悬移质相不活泼态重金属含量，T为河道中水流运动时间，vr为重金属再悬浮速度，Xs_sed为河道中底泥相活泼态重金属含量，Xn_sed为河道中底泥相不活泼态重金属含量，vd为重金属在河道边界层中的扩散速度，[X]rch为河道中水相溶解态重金属含量，[X]sed为河道中沉积相溶解态重金属含量，vb为重金属掩埋速度，Dsed为沉积层厚度，其中所述x1:x2:x3表示离子态、配合态、活泼态重金属快速平衡后之间的比例，所述KL为配合反应平衡常数。