含沙水流对着生藻类的去除方法与流程

本发明涉及河道生态保护，具体涉及一种含沙水流对着生藻类的去除方法。

背景技术：

1、着生藻类是附着在河床卵石、岩石、底泥和水中植物上硅藻、蓝藻、绿藻等藻类的总称。着生藻类是山区河流生态系统重要的初级生产者和能量的主要来源，其生物量和种类构成具有重要的生态价值，是底栖动物和鱼类的饵料来源。

2、底栖动物和鱼类更偏好食用硅藻，较少食用和消化蓝绿藻。丝状的蓝绿藻还可能阻断急流浅滩，造成水质恶化。水流流速是影响着生藻类的重要因素。在建坝河道，流量和流速受到人为控制，变化频率一般会减少。相对于建坝前，水库下游河道的着生藻类较少受到自然洪水脉冲流速的冲刷，缺乏自然更新演替过程。

3、在相对稳定的低流速条件下，藻类生物量会过量增长，当生物量密度大于一定值时即处于过量生长状态。藻类密度增加，蓝绿藻比例会逐渐升高，可由硅藻(参考图1)为主发展到以丝状的蓝绿藻为主的藻类过量生长阶段，进而造成水体水质恶化和鱼类育肥场栖息地质量下降。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的含沙水流对着生藻类的去除方法通过调整水库下泄脉冲流量，可以对河流中的着生藻类进行冲刷以降低其生物量密度。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种含沙水流对着生藻类的去除方法，其包括步骤：

4、s1、采集水库下游河流中着生藻类的生物量密度；

5、s2、当所述生物量密度大于预设密度时，获取多种脉冲流量下河流的水流速度和水体含沙量；

6、s3、基于冲刷着生藻类的动量定理，计算所有脉冲流量下着生藻类中的每种藻类的冲刷去除率rm：

7、rm＝sm(ρw+s)v

8、其中，sm为藻类耐冲系数；ρw为水的密度，ρs为水体含沙量；v为水流速度；

9、s4、选取同一藻类中大于其预设目标去除率时所需对应的脉冲流量，统计出包括所有待冲刷去除藻类所需的脉冲流量；

10、s5、根据水库中的水存储量，选取统计的脉冲流量中的最优值，启动水库下泄脉冲流量对着生藻类进行去除。

11、进一步地，所述藻类耐冲系数的计算公式为：

12、

13、其中，cd为扰流阻力系数，l为受冲刷藻类形状系数。

14、进一步地，含沙水流对着生藻类的去除方法还包括计算下泄脉冲流量时，水流对每种藻类的冲力f为：

15、

16、其中，cd为扰流阻力系数，l为受冲刷藻类形状系数。

17、进一步地，所述步骤s1包括：

18、在水库下游可涉水河段，且水流稳定时，沿河床横断面随机采集至少3块卵石；

19、在每块石块上刮取预设面积的着生藻类，用蒸馏水冲洗卵石表面后形成混合溶液；

20、测定着生藻类的叶绿素a生物量，鉴定藻种类，根据采样面积和生物量，得到藻类的生物量密度。

21、进一步地，多种脉冲流量下河流的水流速度和水体含沙量的获取方法包括：

22、s21、构建模拟建有水库河流的下泄脉冲流量的试验水槽，试验水槽中的泥沙含量与建有水库河流相同；

23、s22、调整试验水槽初始状态的水流等于建有水库河流的流速，向试验水槽下泄脉冲流量，并采集试验水槽中的流速和水体含沙量；

24、s23、按预设值增大脉冲流量，并返回步骤s22，直至采集的流速和水体含沙量达到预设组；

25、s24、根据脉冲流量及对应的预设组流速和含沙量，采用双线性插值方法分别对流速和水体含沙量的数量进行扩充；

26、s25、采用步骤s24得到的所有流速和水体含沙量，绘制流速-脉冲流量曲线及水体含沙量-脉冲流量曲线，并对两条曲线做平滑处理；

27、s26、基于平滑处理后的曲线，得到初始脉冲流量与最大脉冲流量之间每个脉冲流量下的流速和水体含沙量。

28、进一步地，选取统计的脉冲流量中的最优值的方法包括：

29、当水库中的水存储量表征其处于枯水期时，选取统计的脉冲流量中的最小值作为最优值；

30、当水库中的水存储量表征其处于丰水期时，选取统计的脉冲流量中的最大值作为最优值；

31、当水库中的水存储量表征其未处于枯水期和丰水期时，计算每个脉冲流量下，每种需去除藻类的冲刷去除率与其对应的预设目标去除率的比值；

32、对比所有脉冲流量下的比值，选取具有最大比值最多的脉冲流量作为最优值。

33、进一步地，待冲刷去除的着生藻类预设密度大于150mg/m2。

34、本发明的有益效果为：本方案基于对有害藻类特定的冲刷去除率目标(预设去除率)，结合本方案的构建的藻类的冲刷去除率模型，能够快速得到每个脉冲下的冲刷去除率，基于此快速确定所需的水库下泄的生态流量，以此对附着的藻类进行冲刷，促使着生藻类的更新演替，促进水库生态友好型调度和下游河道水生态保护修复。

35、本方案构建的藻类的冲刷去除率模型基于藻类耐冲系数、水体含沙量和水流速度等变量间定量关系，可以提高冲刷藻类去除率的定量计算能力；该模型考虑了不同流速和含沙量条件下水流冲刷作用，可应用于自然河道含沙水流对着生藻类冲刷去除效果评价。

技术特征：

1.含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，所述藻类耐冲系数的计算公式为：

3.根据权利要求1所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，还包括计算下泄脉冲流量时，水流对每种藻类的冲力f为：

4.根据权利要求1所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，所述步骤s1包括：

5.根据权利要求1所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，多种脉冲流量下河流的水流速度和水体含沙量的获取方法包括：

6.根据权利要求1所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，选取统计的脉冲流量中的最优值的方法包括：

7.根据权利要求1-6任一所述的含沙水流对着生藻类的去除方法，其特征在于，待冲刷去除的着生藻类预设密度大于150mg/m2。

技术总结
本发明公开了一种含沙水流对着生藻类的去除方法，其包括采集水库下游河流中着生藻类的生物量密度；当所述生物量密度大于预设密度时，获取多种脉冲流量下河流的水流速度和水体含沙量；计算所有脉冲流量下着生藻类中的每种藻类的冲刷去除率；选取同一藻类大于其预设目标去除率时所需对应的脉冲流量，统计出所有需要冲刷去除藻类达到目标去除率的脉冲流量；根据水库中的水存储量，选取统计的脉冲流量中的最优值，启动水库下泄脉冲流量对着生藻类进行去除。

技术研发人员：许凤冉,白音包力皋,穆祥鹏,杨永森,曹平,李向东,商栩,高士林,李晓晨
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13