CN103678732B - 基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，所述方法包括：确定相互联系的两个变量，即选择需要改善的水环境的指标W和选择影响该水环境指标的因子N；模拟计算不同水利工程规模条件下，对应的影响该水环境指标的因子N的量值；绘制需要改善的水环境的指标W和影响该水环境指标的因子N的单曲线图，并分析拐点范围；选取拐点区域。本发明所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法简单实用，在拐点区域范围内确定水利工程范围，可有效发挥工程效益，避免由于水利工程规模过大而带来的投资浪费，以及由于工程规模偏小而导致工程效果不佳和不能充分发挥工程应有效益等问题。

Description

基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，涉及一种改善水环境适宜规模的方法，特别是涉及一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法。
背景技术
目前，从水环境改善角度确定水利工程适宜规模的方法尚不多见，一般有两种：一种是根据水利工程其他功能所给定的几种规模，通过模型计算给定规模的水环境改善效果，作为实现水利工程其他功能所需规模确定的辅助手段；另一种是在静态状态下，根据物质平衡的原理，按照确定的目标，通过公式计算确定规模。
作为规模确定辅助手段的方法，其优点是运用了数值的动态模拟过程，其计算结果更符合工程建设后的情况。其缺点是无法确定工程满足水环境改善所需要的规模。
物质平衡计算的方法，其优点是计算方法简单，能大致反映改善水环境所需要的规模。其缺点是无法演示不同工程规模条件下，工程实施效果发挥时水质的动态变化过程。
随着我国水环境保护意识的增强，尤其在经济高度发达地区，由于人类活动频繁和经济的快速发展，水环境日益恶化，水利工程在改善水环境方面的作用越来越被重视，有些水利工程甚至要求仅从改善水环境角度确定其工程规模，而当前尚无较成熟的方法。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，用于解决现有技术中无法便利地寻找适宜的工程规模范围的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，所述方法包括：
S1，确定相互联系的两个变量，即选择需要改善的水环境的指标W和选择影响该水环境指标的因子N；
S2，模拟计算不同水利工程规模条件下，对应的影响该水环境指标的因子N的量值；
S3，绘制需要改善的水环境的指标W和影响该水环境指标的因子N的单曲线图，并分析拐点范围；
S4，选取拐点区域。
优选地，于所述步骤S2还包括：
S21，确定影响该水环境指标的因子N，模拟计算或分析确定N条件下对应的需要改善的水环境指标的量值；
S22，调节影响该水环境指标的因子的量值，重复上述步骤S21，记录N1，N2，……Nm下，对应的需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm。
优选地，所述影响该水环境指标的因子N包括引水流量Q引、排水流量Q排、河道断面面积A。
优选地，所述需要改善的水环境的指标W包括高锰酸盐指数CODMn、总磷TP、总氮TN。
优选地，于所述步骤S3还包括：
S31，建立坐标系，X轴为影响该水环境指标的因子N，Y轴为需要改善的水环境的指标W，或X轴为需要改善的水环境的指标W，Y轴为影响该水环境指标的因子N；
S32，根据步骤S2中确定的m个影响该水环境指标的因子N1，N2，……Nm和需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm，分别绘制在建立的坐标系下，用平滑曲线连接各点或点较密时用折线连接各点。
优选地，所述m个影响该水环境指标的因子N1，N2，……Nm和需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm是一一对应的。
优选地，于所述步骤S4还包括：
S41，分析单曲线涉及范围内的数据的现实合理性；
S42，选择拐点区域。
优选地，所述拐点区域即作为水利工程改善水环境的适宜规模范围。
优选地，两个变量的相互联系是指需要改善的水环境的指标W随影响该水环境指标的因子N变化而变化。
如上所述，本发明所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，具有以下有益效果：
1、本发明所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法简单实用；
2、在拐点区域内确定水利工程规模可有效发挥水利工程效益，避免工程规模过大而带来的投资浪费。
附图说明
图1显示为本发明的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法的方法流程图。
图2显示为本发明的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法中步骤2的流程图。
图3显示为本发明的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法中步骤3的流程图。
图4显示为本发明的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法中需要改善的水环境的指标W和影响该水环境指标的因子N的相关性示意图。
图5显示为本发明的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法中步骤4的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。
为了研究引水改善水环境的适宜流量，本发明提供一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，所述方法如图1所示，包括以下步骤：
S1，确定相互联系的两个变量，即选择需要改善的水环境的指标W和选择影响该水环境指标的因子N；其中，所述需要改善的水环境的指标W包括：高锰酸盐指数CODMn、总磷TP、总氮TN或其他可以表征水环境的因素；所述影响该水环境指标的因子N包括：引水流量Q引、排水流量Q排、河道断面面积A或其他可以表征水利工程规模的因素。两个变量相互联系是指在一定条件下或一定范围内，需要改善的水环境的指标W随影响该水环境指标的因子N变化而变化，两个变量的这种关系，并不需要掌握其具体数学表达式及联系发生的本质原因或原理。例如，为了研究引水改善水环境的适宜流量，本实施例中所述两个变量为需要改善的水环境的指标W为水环境指标高猛酸盐指数CODMn和所述影响该水环境指标的因子N为引水流量Q引。
S2，模拟计算不同水利工程规模条件下，对应的影响该水环境指标的因子N的量值；该步骤如图2所示，包括：
S21，根据水利工程实际情况及经验，假设确定影响该水环境指标的因子为N1，利用计算机和数值模拟技术模拟计算或分析确定N1条件下对应的需要改善的水环境的指标W1；其中，模拟计算是指预测某一给定条件下水环境指标量值的常用方法，具体手段有很多，如各种数学模型计算等，无论哪种手段，只要能给出在不同条件下，水环境指标的量化数值即可，有时这些数值甚至在人类现有研究手段还无法准确计算，但根据经验或调查仍可以给出定性上合理的量值（就像“黑箱子”模型）也可。在本实施例中，假设影响该水环境指标的因子N1选择引水流量Q引的量值为Q引1，利用计算机和数值模拟技术计算或分析确定引水流量Q引的量值为Q引1条件下，高猛酸盐指数CODMn的量值为CODMn1；
S22，调节影响该水环境指标的因子的量值，重复上述步骤S21，记录N1，N2，……Nm下，对应的需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm；在本实施例中，调节引水流量Q引的量值，重复上述步骤，记录在引水流量Q引1，Q引2，……Q引m下，高猛酸盐指数CODMn的量值CODMn1，CODMn2，……CODMnm。
S3，绘制两个变量，即需要改善的水环境的指标W和影响该水环境指标的因子N的单曲线图，并分析拐点范围；该步骤如图3所示，包括：
S31，建立坐标系，X轴为影响水环境指标因子N，Y轴为需要改善的水环境指标W，或X轴为需要改善的水环境的指标W，Y轴为影响该水环境指标的因子N；在本实施例中，X轴为引水流量Q引，Y轴为高猛酸盐指数CODMn。
S32，根据步骤S2中确定的m个影响该水环境指标的因子N1，N2，……Nm，和m个影响该水环境指标的因子一一对应的需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm，分别绘制在建立的坐标系下，用平滑曲线连接各点或点较密时用折线连接各点，由于水利工程改善水环境的本身特点，曲线呈单曲线模式，曲线两端逐渐向两坐标轴（或某一定值）靠近。所绘制的单曲线图如图4所示，。
S4，选取拐点域；该步骤如图5所示，包括：
S41，分析单曲线涉及范围内数据的现实合理性；
S42，根据一定曲率选择拐点区域，所述拐点区域即作为水利工程改善水环境的适宜规模范围。
本发明所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，为寻找水利工程在改善水环境方面的适宜规模提供了一种新的思路，方法简单实用，在拐点区域范围内确定水利工程范围，可有效发挥工程效益，避免由于水利工程规模过大而带来的投资浪费，以及由于工程规模偏小而导致工程效果不佳和不能充分发挥工程应有效益等问题。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，确定相互联系的两个变量，即选择需要改善的水环境的指标W和选择影响该水环境指标的因子N；
S2，模拟计算不同水利工程规模条件下，对应的影响该水环境指标的因子N的量值；
S3，绘制需要改善的水环境的指标W和影响该水环境指标的因子N的单曲线图，并分析拐点范围；
S4，选取拐点区域。
2.根据权利要求1所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述步骤S2还包括：
S21，确定影响该水环境指标的因子N，模拟计算或分析确定N条件下对应的需要改善的水环境指标的量值；
S22，调节影响该水环境指标的因子的量值，重复上述步骤S21，记录N1，N2，……Nm下，对应的需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm。
3.根据权利要求2所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述影响该水环境指标的因子N包括引水流量Q引、排水流量Q排、河道断面面积A。
4.根据权利要求2所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述需要改善的水环境的指标W包括高锰酸盐指数CODMn、总磷TP、总氮TN。
5.根据权利要求1所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：
S31，建立坐标系，X轴为影响该水环境指标的因子N，Y轴为需要改善的水环境的指标W，或X轴为需要改善的水环境的指标W，Y轴为影响该水环境指标的因子N；
S32，根据步骤S2中确定的m个影响该水环境指标的因子N1，N2，……Nm和需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm，分别绘制在建立的坐标系下，用平滑曲线连接各点或点较密时用折线连接各点。
6.根据权利要求5所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述m个影响该水环境指标的因子N1，N2，……Nm和需要改善的水环境的指标W1，W2，……Wm是一一对应的。
7.根据权利要求1所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述步骤S4还包括：
S41，分析单曲线涉及范围内的数据的现实合理性；
S42，选择拐点区域。
8.根据权利要求7所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：所述拐点区域即作为水利工程改善水环境的适宜规模范围。
9.根据权利要求1所述的基于单曲线拐点法判别水利工程改善水环境适宜规模的方法，其特征在于：两个变量的相互联系是指需要改善的水环境的指标W随影响该水环境指标的因子N变化而变化。
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