[發明專利]一種基于最小二乘法的水庫納污能力預警方法

有效

• 申請號: 201710829327.3
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107576771B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 徐能通;莊佳寶;單森華
• 申請（專利權）人: 四創科技有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種基于最小二乘法的水庫納污能力預警方法，包括以下步驟：（1）在水庫選取若干個水質監測點；（2）對監測點高、中、低三個水層的水質進行監測；（3）計算水庫水質參數；（4）根據歷史水庫水質參數數據，利用最小二乘法曲線擬合計算未來12小時的水質參數；（5）在預測時間段內出現預警值時提示。本發明對監測數據進行數據優化后進行函數擬合，預測未來12小時的水庫水質參數，為管理人員提供輔助決策。

技術領域

本發明涉及水域納污技術領域，具體涉及一種基于最小二乘法的水庫納污能力預警方法。

背景技術

水域納污能力分析是水污染總量控制的基礎，其定量核算對保護水環境具有重要的意義。現行水庫的納污能力即水域污染納污能力污染負荷計算方法采用《水域納污能力計算規程》GB/T 25173—2001，存在以下問題：在水庫納污能力計算之前，需要進行水文資料、水質資料、排污口資料、水下地形資料等內容的調查，耗時長，且數據容易缺失和存在誤差；模型計算法中的均勻混合模型、非均勻混合模型和分成模型需要大量數據的檢驗才能確定參數，存在一定的偶然；模型的求解及計算采用條件簡化和假定的方式，存在主觀判斷，最終的結果無法客觀的體現出水庫的納污能力。在不能準確計算水庫的實時納污能力的條件下，需要對水庫水質進行實時監測并預測，以供管理者輔助決策，及時采取措施，以防水庫水質惡劣變化。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提出一種基于最小二乘法的水庫納污能力預警方法，通過最小二乘法對未來12小時的水庫水質參數進行滾動預測，及時報警提示。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：一種基于最小二乘法的水庫納污能力預警方法，包括以下步驟：

步驟S1：在水庫選取若干個水質監測點；

步驟S2：在水質監測點對高、中、低三個水層的水質進行監測，利用水質傳感器在線監測水質參數，所述水質參數包括：溫度、PH值、濁度、含氧量、電導率、高錳酸鹽、氨氮、總磷總氮、葉綠素、藍綠藻；

步驟S3：計算水質監測點所在的區域水質參數和整個水庫的水質參數：

s_mn＝(d_mn+e_mn+f_mn)/3

其中，m＝1,2,...,M,M為水質監測點數量，n＝1,2,...N,N為監測的水質參數的種類數，s_mn為第m個水質監測點所在區域的第n種水質參數數據，d_mn、e_mn、f_mn分別為第m個水質監測點高、中、低層的第n種水質參數數據，S_n為水庫的第n種水質參數數據；

步驟S4：根據水庫的歷史水質參數數據，利用最小二乘法曲線擬合計算未來12小時的水質參數；

步驟S5：根據水庫水質等級要求設定每種水質參數預警值，當預測時間段內出現預警值則報警提示。

進一步地，所述步驟S1按如下方法選取水質監測點：將水庫的水面擬化成若干個面積相等的多邊形，利用多邊形最大內切圓算法得到圓心，所述圓心所在地即選取為水庫的水質監測點。

進一步地，所述步驟S4具體包括：

步驟S41：將監測到的預測時刻前240小時的水庫水質參數按時間和水質參數數值在直角坐標系中形成若干點P_i(x_i,y_i)，x軸為時間，y軸為水質參數數值，得到y＝f(x)的曲線,i＝1,2,...I,I為歷史數據個數；

步驟S42：計算y＝f(x)的擬合曲線擬合曲線在點Pi(xi,yi)處的偏差為