CN111573749A - 基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法及系统，包括如下步骤：根据能量守恒定律建立控制模型；校正控制模型；通过监控单元实时采集下游水库的气温、水温和叶绿素含量，并将下游水库的气温、水温和叶绿素含量上传至集控站；当叶绿素含量接近预设阈值时，根据控制模型计算下泄水量；集控站根据下泄水量向上游水库发送开启指令；上游水库的控制单元接收开启指令，通过控制上游水库的闸门启闭高度调节下泄水量，通过构建的叶绿素与水量、水温、气温之间数学模型，实现利用下泄水量抑制下游水库蓝藻水华的目的，本发明基于串联式水库利用温差不同抑制蓝藻水华的爆发，具有处理效率高、无二次污染的优点，具有较高的应用推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及蓝藻水华治理技术领域，尤其涉及一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法及系统。
背景技术
水华是指出现在水体富营养化中，藻类爆发性繁殖聚集并达到一定浓度的一种典型表现，是水体物理、化学和生物过程等多种因素共同作用的结果。伴随全球工业化进程的快速发展，蓝藻水华爆发是供水水源地普遍存在的问题，严重影响到供水水质安全，到目前为止已有的抑制蓝藻水华的手段有多种，如人工打捞、机械拦截、化学灭藻、超声波灭藻等方法，这些方法有各自使用的局限性和范围，综上所述，设计一种能有效适用于供水水源地抑制蓝藻水华的方法成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法及系统。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法，其特征在于，包括如下步骤：a.根据能量守恒定律建立控制模型；b.校正控制模型；c.通过监控单元实时采集下游水库的气温、水温和叶绿素含量，并将下游水库的气温、水温和叶绿素含量上传至集控站；d.当叶绿素含量接近预设阈值时，根据控制模型计算下泄水量；e.集控站根据下泄水量向上游水库发送开启指令；f.上游水库的控制单元接收开启指令，通过控制上游水库的闸门启闭高度调节下泄水量。
根据上述技术方案，优选地，步骤b包括：通过叶绿素含量与下游水库水温对应关系曲线以及下泄水量与叶绿素含量对应关系曲线对控制模型进行校正。
本发明还公开了一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，其特征在于，包括上游水库、下游水库、用于控制上游水库的控制单元、用于监控下游水库的监控单元以及用于连接控制单元和监控单元的集控站。
根据上述技术方案，优选地，所述监控单元包括温度采集器、叶绿素含量测定仪以及数据传输模块，所述温度采集器和叶绿素含量测定仪采集的下游水库的气温、水温和叶绿素含量通过数据传输模块传送至集控站。
根据上述技术方案，优选地，所述集控站包括处理模块和数据传输模块，所述处理模块通过控制模型计算下泄水量，集控站根据下泄水量通过数据传输模块向控制单元发送开启指令。
根据上述技术方案，优选地，所述控制单元包括闸门控制器和数据传输模块，所述闸门控制器根据数据传输模块接收的开启指令控制上游水库闸门启闭高度。
根据上述技术方案，优选地，所述数据传输模块为DTU模块。
本发明的有益效果是：
通过构建的叶绿素与水量、水温、气温之间数学模型，实现利用下泄水量抑制下游水库蓝藻水华的目的，本发明基于串联式水库利用温差不同抑制蓝藻水华的爆发，使水质得到明显改善，具有处理效率高、无二次污染的优点，具有较高的应用推广价值。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明包括如下步骤：a.根据能量守恒定律建立控制模型；b.校正控制模型；c.通过监控单元实时采集下游水库的气温、水温和叶绿素含量，并将下游水库的气温、水温和叶绿素含量上传至集控站；d.当叶绿素含量接近预设阈值时，根据控制模型计算下泄水量；e.集控站根据下泄水量向上游水库发送开启指令；f.上游水库的控制单元接收开启指令，通过控制上游水库的闸门启闭高度调节下泄水量。上游水库一般水深为80米左右，水温在6℃左右，下游水库平均水深8米，水温较高，利用上游水库排放的低水温水体，控制下游水库的水温在20度以下，即可实现对蓝藻水华的抑制。通过构建的叶绿素与水量、水温、气温之间数学模型，实现利用下泄水量抑制下游水库蓝藻水华的目的，本发明基于串联式水库利用温差不同抑制蓝藻水华的爆发，使水质得到明显改善，具有处理效率高、无二次污染的优点，具有较高的应用推广价值。
根据上述实施例，优选地，步骤b包括：通过叶绿素含量与下游水库水温对应关系曲线以及下泄水量与叶绿素含量对应关系曲线对控制模型进行校正。根据能量守恒，V1×T+V2×T2＝(V1+V2)×T3，再通过叶绿素含量与下游水库水温对应关系曲线以及下泄水量与叶绿素含量对应关系曲线对控制模型进行校正，得出叶绿素与水量、水温、气温之间数学模型，
其中，[chla]表示叶绿素含量，T表示下游水库的水温，T1表示气温，T2表示上游水库的水温，T3表示混合水温，V1表示下游水库库容，V2表示下泄水量。本例中叶绿素含量与下游水库水温对应关系曲线根据全年下游水库的监控单元对水温和叶绿素含量采集的数据建立，下泄水量与叶绿素含量对应关系曲线根据全年下泄水量与下游水库叶绿素含量的数据建立。通过对模型的校正来优化控制模型，实现减小偏差以提高数学模型的精确度。
本发明还公开了一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，包括上游水库、下游水库、用于控制上游水库的控制单元、用于监控下游水库的监控单元以及用于连接控制单元和监控单元的集控站。监控单元实时采集下游水库的气温、水温和叶绿素含量等各项参数，上传至集控站，集控站通过控制模型计算下泄水量，并根据下泄水量向上游水库的控制单元传送开启指令，利用上游水库排放的低水温水体，控制下游水库的水温在20度以下，即可实现对蓝藻水华的抑制，易实施，处理效果好。
根据上述实施例，优选地，所述监控单元包括温度采集器、叶绿素含量测定仪以及数据传输模块，温度采集器用于实时测定下游水库的气温和水温，所述温度采集器和叶绿素含量测定仪采集的下游水库的气温、水温和叶绿素含量通过数据传输模块传送至集控站。
根据上述实施例，优选地，所述集控站包括处理模块和数据传输模块，所述处理模块通过控制模型计算下泄水量，集控站根据下泄水量通过数据传输模块向控制单元发送开启指令。
根据上述实施例，优选地，所述控制单元包括闸门控制器和数据传输模块，所述闸门控制器根据数据传输模块接收的开启指令控制上游水库闸门启闭高度。
根据上述实施例，优选地，所述数据传输模块为DTU模块，DTU(Data Transferunit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
通过构建的叶绿素与水量、水温、气温之间数学模型，实现利用下泄水量抑制下游水库蓝藻水华的目的，本发明基于串联式水库利用温差不同抑制蓝藻水华的爆发，使水质得到明显改善，具有处理效率高、无二次污染的优点，具有较高的应用推广价值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法，其特征在于，包括如下步骤：a.根据能量守恒定律建立控制模型；b.校正控制模型；c.通过监控单元实时采集下游水库的气温、水温和叶绿素含量，并将下游水库的气温、水温和叶绿素含量上传至集控站；d.当叶绿素含量接近预设阈值时，根据控制模型计算下泄水量；e.集控站根据下泄水量向上游水库发送开启指令；f.上游水库的控制单元接收开启指令，通过控制上游水库的闸门启闭高度调节下泄水量。
2.根据权利要求1所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法，其特征在于，步骤b包括：通过叶绿素含量与下游水库水温对应关系曲线以及下泄水量与叶绿素含量对应关系曲线对控制模型进行校正。
3.一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，使用权利要求1或2所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的方法，其特征在于，包括上游水库、下游水库、用于控制上游水库的控制单元、用于监控下游水库的监控单元以及用于连接控制单元和监控单元的集控站。
4.根据权利要求3所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，其特征在于，所述监控单元包括温度采集器、叶绿素含量测定仪以及数据传输模块，所述温度采集器和叶绿素含量测定仪采集的下游水库的气温、水温和叶绿素含量通过数据传输模块传送至集控站。
5.根据权利要求4所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，其特征在于，所述集控站包括处理模块和数据传输模块，所述处理模块通过控制模型计算下泄水量，集控站根据下泄水量通过数据传输模块向控制单元发送开启指令。
6.根据权利要求5所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，其特征在于，所述控制单元包括闸门控制器和数据传输模块，所述闸门控制器根据数据传输模块接收的开启指令控制上游水库闸门启闭高度。
7.根据权利要求4至6中任意一项的所述一种基于串联式水库调节水温抑制蓝藻水华的系统，其特征在于，所述数据传输模块为DTU模块。
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