基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法
2023-06-24 16:46:31 1
基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法
【專利摘要】本發明提供一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，所述方法包括：確定相互聯繫的兩個變量，即選擇需要改善的水環境的指標W和選擇影響該水環境指標的因子N；模擬計算不同水利工程規模條件下，對應的影響該水環境指標的因子N的量值；繪製需要改善的水環境的指標W和影響該水環境指標的因子N的單曲線圖，並分析拐點範圍；選取拐點區域。本發明所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法簡單實用，在拐點區域範圍內確定水利工程範圍，可有效發揮工程效益，避免由於水利工程規模過大而帶來的投資浪費，以及由於工程規模偏小而導致工程效果不佳和不能充分發揮工程應有效益等問題。
【專利說明】基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於水利工程【技術領域】，涉及一種改善水環境適宜規模的方法，特別是涉及一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法。
【背景技術】
[0002]目前，從水環境改善角度確定水利工程適宜規模的方法尚不多見，一般有兩種:一種是根據水利工程其他功能所給定的幾種規模，通過模型計算給定規模的水環境改善效果，作為實現水利工程其他功能所需規模確定的輔助手段；另一種是在靜態狀態下，根據物質平衡的原理，按照確定的目標，通過公式計算確定規模。
[0003]作為規模確定輔助手段的方法，其優點是運用了數值的動態模擬過程，其計算結果更符合工程建設後的情況。其缺點是無法確定工程滿足水環境改善所需要的規模。
[0004]物質平衡計算的方法，其優點是計算方法簡單，能大致反映改善水環境所需要的規模。其缺點是無法演示不同工程規模條件下，工程實施效果發揮時水質的動態變化過程。
[0005]隨著我國水環境保護意識的增強，尤其在經濟高度發達地區，由於人類活動頻繁和經濟的快速發展，水環境日益惡化，水利工程在改善水環境方面的作用越來越被重視，有些水利工程甚至要求僅從改善水環境角度確定其工程規模，而當前尚無較成熟的方法。
【發明內容】
[0006]鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，用於解決現有技術中無法便利地尋找適宜的工程規模範圍的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，所述方法包括:
[0008]SI，確定相互聯繫的兩個變量，即選擇需要改善的水環境的指標W和選擇影響該水環境指標的因子N ;
[0009]S2，模擬計算不同水利工程規模條件下，對應的影響該水環境指標的因子N的量值；
[0010]S3，繪製需要改善的水環境的指標W和影響該水環境指標的因子N的單曲線圖，並分析拐點範圍；
[0011]S4，選取拐點區域。
[0012]優選地，於所述步驟S2還包括:
[0013]S21，確定影響該水環境指標的因子N，模擬計算或分析確定N條件下對應的需要改善的水環境指標的量值；
[0014]S22，調節影響該水環境指標的因子的量值，重複上述步驟S21，記錄NnN2,……Nm下，對應的需要改善的水環境的指標W1, W2,……wm。[0015]優選地，所述影響該水環境指標的因子N包括引水流量Qgl、排水流量Qjf、河道斷面面積A。
[0016]優選地，所述需要改善的水環境的指標W包括高錳酸鹽指數CODsfa、總磷TP、總氮TN0
[0017]優選地，於所述步驟S3還包括:
[0018]S31，建立坐標系，X軸為影響該水環境指標的因子N，Y軸為需要改善的水環境的指標W，或X軸為需要改善的水環境的指標W，Y軸為影響該水環境指標的因子N ；
[0019]S32，根據步驟S2中確定的m個影響該水環境指標的因子NpN2,……Nm和需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm，分別繪製在建立的坐標系下，用平滑曲線連接各點或點較密時用折線連接各點。
[0020]優選地，所述m個影響該水環境指標的因子N1,N2,……Nm和需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm是一一對應的。
[0021 ] 優選地，於所述步驟S4還包括:
[0022]S41，分析單曲線涉及範圍內的數據的現實合理性；
[0023]S42，選擇拐點區域。
[0024]優選地，所述拐`點區域即作為水利工程改善水環境的適宜規模範圍。
[0025]優選地，兩個變量的相互聯繫是指需要改善的水環境的指標W隨影響該水環境指標的因子N變化而變化。
[0026]如上所述，本發明所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，具有以下有益效果:
[0027]1、本發明所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法簡單實用；
[0028]2、在拐點區域內確定水利工程規模可有效發揮水利工程效益，避免工程規模過大而帶來的投資浪費。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1顯示為本發明的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法的方法流程圖。
[0030]圖2顯示為本發明的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法中步驟2的流程圖。
[0031]圖3顯示為本發明的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法中步驟3的流程圖。
[0032]圖4顯示為本發明的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法中需要改善的水環境的指標W和影響該水環境指標的因子N的相關性示意圖。
[0033]圖5顯示為本發明的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法中步驟4的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0035]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。
[0036]下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明。
[0037]為了研究引水改善水環境的適宜流量，本發明提供一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，所述方法如圖1所示，包括以下步驟: [0038]SI，確定相互聯繫的兩個變量，即選擇需要改善的水環境的指標W和選擇影響該水環境指標的因子N;其中，所述需要改善的水環境的指標W包括:高錳酸鹽指數CODsfa、總磷TP、總氮TN或其他可以表徵水環境的因素；所述影響該水環境指標的因子N包括:引水流量Qgl、排水流量Qfi_、河道斷面面積A或其他可以表徵水利工程規模的因素。兩個變量相互聯繫是指在一定條件下或一定範圍內，需要改善的水環境的指標W隨影響該水環境指標的因子N變化而變化，兩個變量的這種關係，並不需要掌握其具體數學表達式及聯繫發生的本質原因或原理。例如，為了研究引水改善水環境的適宜流量，本實施例中所述兩個變量為需要改善的水環境的指標W為水環境指標高猛酸鹽指數CODsfa和所述影響該水環境指標的因子N為引水流量Qgl。
[0039]S2，模擬計算不同水利工程規模條件下，對應的影響該水環境指標的因子N的量值；該步驟如圖2所示，包括:
[0040]S21，根據水利工程實際情況及經驗，假設確定影響該水環境指標的因子為N1，利用計算機和數值模擬技術模擬計算或分析確定N1條件下對應的需要改善的水環境的指標W1;其中，模擬計算是指預測某一給定條件下水環境指標量值的常用方法，具體手段有很多，如各種數學模型計算等，無論哪種手段，只要能給出在不同條件下，水環境指標的量化數值即可，有時這些數值甚至在人類現有研究手段還無法準確計算，但根據經驗或調查仍可以給出定性上合理的量值(就像「黑箱子」模型)也可。在本實施例中，假設影響該水環境指標的因子N1選擇引水流量Qgl的量值為Qgll，利用計算機和數值模擬技術計算或分析確定引水流量Qgl的量值為Qgl!條件下，高猛酸鹽指數CODfc的量值為CODsfal ；
[0041]S22，調節影響該水環境指標的因子的量值，重複上述步驟S21，記錄N1, N2,……Nm下，對應的需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm;在本實施例中，調節引水流量Qgl的
量值，重複上述步驟，記錄在引水流量Qgl 1; Qgl2，......QglniT，高猛酸鹽指數CODsfa的量值
CODlfal，CODlfa2，......CODmiiiii。
[0042]S3，繪製兩個變量，即需要改善的水環境的指標W和影響該水環境指標的因子N的單曲線圖，並分析拐點範圍；該步驟如圖3所示，包括:
[0043]S31，建立坐標系，X軸為影響水環境指標因子N，Y軸為需要改善的水環境指標W，或X軸為需要改善的水環境的指標W，Y軸為影響該水環境指標的因子N;在本實施例中，X軸為引水流量Qgl，Y軸為高猛酸鹽指數COD-。
[0044]S32，根據步驟S2中確定的m個影響該水環境指標的因子N1, N2,……Nm，和m個影響該水環境指標的因子一一對應的需要改善的水環境的指標WpW2,……Wm，分別繪製在建立的坐標系下，用平滑曲線連接各點或點較密時用折線連接各點，由於水利工程改善水環境的本身特點，曲線呈單曲線模式，曲線兩端逐漸向兩坐標軸(或某一定值)靠近。所繪製的單曲線圖如圖4所示，。
[0045]S4,選取拐點域；該步驟如圖5所示,包括:
[0046]S41，分析單曲線涉及範圍內數據的現實合理性；
[0047]S42，根據一定曲率選擇拐點區域，所述拐點區域即作為水利工程改善水環境的適宜規模範圍。
[0048]本發明所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，為尋找水利工程在改善水環境方面的適宜規模提供了一種新的思路，方法簡單實用，在拐點區域範圍內確定水利工程範圍，可有效發揮工程效益，避免由於水利工程規模過大而帶來的投資浪費，以及由於工程規模偏小而導致工程效果不佳和不能充分發揮工程應有效益等問題。
[0049]綜上所述，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0050]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發`明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於，所述方法包括: SI，確定相互聯繫的兩個變量，即選擇需要改善的水環境的指標W和選擇影響該水環境指標的因子N; S2，模擬計算不同水利工程規模條件下，對應的影響該水環境指標的因子N的量值； S3，繪製需要改善的水環境的指標W和影響該水環境指標的因子N的單曲線圖，並分析拐點範圍； S4，選取拐點區域。
2.根據權利要求1所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:於所述步驟S2還包括: S21，確定影響該水環境指標的因子N，模擬計算或分析確定N條件下對應的需要改善的水環境指標的量值； S22，調節影響該水環境指標的因子的量值，重複上述步驟S21，記錄N1，N2，……Nm下，對應的需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm。
3.根據權利要求2所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:所述影響該水環境指標的因子N包括引水流量Qgl、排水流量Qjf、河道斷面面積A。
4.根據權利要求2所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:所述需要改善的水環境的指標W包括高錳酸鹽指數CODsfa、總磷TP、總氮TN0
5.根據權利要求1所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:於所述步驟S3還包括: S31，建立坐標系，X軸為影響該水環境指標的因子N，Y軸為需要改善的水環境的指標W，或X軸為需要改善的水環境的指標W，Y軸為影響該水環境指標的因子N ； S32，根據步驟S2中確定的m個影響該水環境指標的因子N1,N2,……Nm和需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm，分別繪製在建立的坐標系下，用平滑曲線連接各點或點較密時用折線連接各點。
6.根據權利要求5所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:所述m個影響該水環境指標的因子N1, N2,……乂和需要改善的水環境的指標W1, W2,……Wm是一一對應的。
7.根據權利要求1所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:於所述步驟S4還包括: S41，分析單曲線涉及範圍內的數據的現實合理性； S42，選擇拐點區域。
8.根據權利要求7所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:所述拐點區域即作為水利工程改善水環境的適宜規模範圍。
9.根據權利要求1所述的基於單曲線拐點法判別水利工程改善水環境適宜規模的方法，其特徵在於:兩個變量的相互聯繫是指需要改善的水環境的指標W隨影響該水環境指標的因子N變化而變化。
【文檔編號】G06F17/50GK103678732SQ201210322626
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月4日 優先權日:2012年9月4日
【發明者】魏清福, 盛根明, 李巍, 朱桂娥, 朱勇 申請人:上海勘測設計研究院