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申请/专利权人：天府永兴实验室

摘要：本发明提供一种基于Navier‑Stokes方程的湖库碳输运动态模拟方法，涉及湖库碳输运模拟技术领域。方法包括：S1：基于Navier‑Stokes方程构建湖库水体流动的数学模型；S2：在所述数学模型的基础上，引入碳质量守恒方程，构建湖库内碳输运的源项数学化表达式；S3：对源项数学化表达式进行参数化处理；S4：求解源项数学化表达式。该方法采用多场耦合碳输运的数学模型，模拟获得典型情景下碳输运的高精度动态时空分布格局信息，结合历史原位观测的资料，开展对关键时间节点、空间位置各形态碳分布规律的监测工作，综合分析以阐明各形态碳在湖库的运输特征，揭示水库典型调度情景下湖库系统总碳浓度的源汇过程。

主权项：1.一种基于Navier-Stokes方程的湖库碳输运动态模拟方法，其特征在于，所述方法包括：S1：基于Navier-Stokes方程构建湖库水体流动的数学模型，所述数学模型的表达式如下： 其中，B为水体宽度；Φi为水温或总碳浓度；U为纵向流速；W为垂向流速；Dx为纵向离散系数；x为纵向长度；Dz为垂向离散系数；z为垂向长度；qi为单元控制体侧向热量或总碳出入流的速率；Si为源汇项；t为时间；S2：在所述数学模型的基础上，引入碳质量守恒方程，构建湖库内碳输运的源项数学化表达式，所述源项数学化表达式如下： 其中，STC为碳输运过程的源汇项；KLC为CO2的界面交换系数；Knetrespiration为初级生产力的净呼吸速率项；Kgrowth为初级生产力的生长速率项；δpd为初级生产力的碳化学计量系数；Kmicro为微生物降解的CO2释放速率；Kphoto为光化学降解的CO2释放速率；Ksed为沉积物的释放速率；Asur为表面水体面积；Vsur为水体体积；为CO2饱和浓度；为CO2浓度；γpd、γmicro、γphoto、γsed分别为初级生产力作用、微生物降解、光化学降解和沉积物释放过程的温度修正项；Φpd、Φmicro、Φphoto、Φsed分别为初级生产力作用、微生物降解、光化学降解和沉积物释放过程的碳浓度；S3：对源项数学化表达式进行参数化处理，包括：开展系列原位黑白瓶实验与室内培育实验，通过控制变量的实验方法，逐一确定初级生产力、微生物降解、光化学降解过程的关键参数，设置两组室内培育实验，一组在培育前通过高压蒸汽灭菌的形式对培育沉积物及水体进行灭活，另一组为培育活性沉积物及水体，测试计算CO2释放速率，分别记为K灭、K活，微生物降解的CO2释放速率Kmicro=K灭-K活；设置白瓶实验组与黑瓶实验组，使用灭活沉积物及水体进行实验，测试计算CO2释放速率，分别记为K白、K黑，光化学降解的CO2释放速率Kphoto=K白-K黑；设置白瓶实验组与黑瓶实验组，使用活性沉积物及水体进行实验，测试计算CO2释放速率，分别记为K白’、K黑’，初级生产力的CO2释放速率（Knetrespiration-Kgrowth）=K白’-K黑’；S4：求解源项数学化表达式。

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