(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111220457.X (22)申请日 2021.10.20 (71)申请人 南京大学 地址 210093 江苏省南京市 鼓楼区汉口路 22号 申请人 南京大学环境规划设计 研究院集团 有限公司 (72)发明人 阮晓红　焦涛　陈帅　姚杰夫　 马天海　李会锋　 (74)专利代理 机构 江苏瑞途律师事务所 32346 代理人 金龙　陈文飞 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 一种基于地表-地下 水耦合的TMDL模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于地表 ‑地下水耦合的 TMDL模拟方法， 属于污染防治技术领域。 本发明 的方法包括受损水体和优控污染物识别， 并根据 受损水体优控污染物计算点源污染负荷和面源 污染负荷计算， 之后构建污染负荷与水质关联模 型并计算TMDL； 而后根据TMDL的动态变化特征， 进行TMDL的表达并进行源负荷分配。 本发明规范 了TMDL计划制定的技术路径， 同时模拟水分运动 过程及其污染物迁移的地表与地下过程， 克服了 现有技术对于面源污染负荷评估仅仅考虑地表 径流而不考虑地下径流的来源问题， 提供了一种 基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 提高了 TMDL的模拟精度， 为我国排污许可证的发放、 提 升流域水质管理水平提供了技 术工具。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 114021431 A 2022.02.08 CN 114021431 A 1.一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特 征在于， 包括 (1)识别受损水体和优 控污染物； (2)根据受损水体和优 控污染物计算 点源污染负荷和面源污染负荷； (3)根据点源污染负荷和面源污染负荷构建河道水动力 ‑水质模型及污染负荷评估模 型； (4)耦合河道水动力 ‑水质模型及污染负荷评估 模型构建污染负荷与水质关联模型； (5)根据污染负荷与水质关联模型计算TMDL； (6)根据TMDL的动态变化特 征， 进行TMDL的表达并进行源负荷分配。 2.根据权利要求1所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 识 别受损水体和优控污染物的具体步骤为： 先选取水质评价因子， 再收集水体的水质监测数 据， 然后根据水质评价因子对水体的水质进行识别得到受损水体和优 控污染物。 3.根据权利要求1所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 利 用SWAT模型或者非确定性模型计算 面源的污染负荷。 4.根据权利要求3所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 计 算面源的污染负荷具体过程为： 利用SWAT模型构建产汇流模型、 土壤侵蚀模型和 污染物迁 移转化模型计算来源于地表径流的面源污染负荷； 或者利用贝叶斯方法计算来源于总径流 的面源污染负荷。 5.根据权利要求4所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 利 用数字滤波法或降雨比例法构建流域基流分割模型， 并利用加权平均法构建污染负荷评估 模型， 再通过流域基流分割模型和污染负荷评估模型计算来源于地下径流的面源污染负 荷。 6.根据权利要求1所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 构 建污染负荷与水质关联模 型的具体过程为： 将SWAT模 型或非确定性模 型、 MODFLOW模 型和河 道水动力 ‑水质模型相耦合。 7.根据权利要求6所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 对 于确定性水文模型， 通过水文响应单元 ‑地下水差 分格网‑地表水差 分格网的数据传递方式 将SWAT模 型、 MODFLOW模型和河道水动力 ‑水质模型相耦合； 对于非确定性模 型， 通过流域汇 水单元‑地表水差分格网的数据传递方式将非确定性模型和河道水动力 ‑水质模型相耦合。 8.根据权利要求6所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 通 过以下公式构建河道水动力 ‑水质模型： 利用以下公式实现水量模拟： 式中， x为水量位移量； t为时间； Q为断面流量； h为断面水位； Bs为河宽； qs为旁侧入流的 地表径流； qb为旁侧入流的基流； qp为旁侧入流的点源流 量； 利用以下公式实现水质模拟： 式中， C为模拟物质浓度； D为扩散系数； A为断面面积； K为模拟物质的一阶衰减系数； Cs权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021431 A 2为地表径流面源污染浓度； Cb为地下径流污染浓度； Cp为点源污染浓度。 9.根据权利要求1所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 依 据最大日负荷频率分布特 征获得基于水质达标率的TMDL表达方式。 10.根据权利要求9所述的一种基于地表 ‑地下水耦合的TMDL模拟方法， 其特征在于， 获 取TMDL表达式的具体过程为： 将模拟的日负荷从大到小排序绘制日负荷频率曲线， 选择与 水质达标率相等的频率下的日负荷作为TMDL限值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021431 A 3