[發(fā)明專利]一種河流生態(tài)需水計算系統(tǒng)及信息傳輸方法

有效

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• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110598936B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯保燈;肖偉華;占許珠;楊明祥;周毓彥;王欣;侯效靈;王麗川;楊瑞祥;胡瑩瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 韋海英

1.一種河流生態(tài)需水計算系統(tǒng)，其特征在于，包括河流分區(qū)監(jiān)測模塊（1）、平均雨量預(yù)計模塊（2）、河流徑流量監(jiān)測模塊（3）、水深對比模塊（4）、氧容量監(jiān)測模塊（5）、生物數(shù)量監(jiān)測模塊（6）、微量元素監(jiān)測模塊（7）和智慧終端處理系統(tǒng)（8）；

所述河流分區(qū)監(jiān)測模塊（1）根據(jù)河流底部的深度、河流長度、河寬參數(shù)，按比例創(chuàng)建河流模型，并且將河流模型劃分為若干個參數(shù)監(jiān)測區(qū)；

所述平均雨量預(yù)計模塊（2）根據(jù)多年的雨水分布情況，劃分出多年平均天然流量的豐水期和枯水期，分別統(tǒng)計每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)豐水期的多年平均天然流量，以及枯水期的多年平均天然流量；

所述河流徑流量監(jiān)測模塊（3）用于統(tǒng)計單位時間內(nèi)通過每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)過水?dāng)嗝娴钠骄浚?/p>

所述水深對比模塊（4）分別監(jiān)測不同參數(shù)監(jiān)測區(qū)的水位，并且在每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)將水位參數(shù)實時對比，確定每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的水位升降情況；

所述生物數(shù)量監(jiān)測模塊（6）用于取樣監(jiān)測每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的生物數(shù)量，對應(yīng)計算每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)生物體數(shù)量所需的理想溶解氧濃度和理想微量元素；

所述生物數(shù)量監(jiān)測模塊（6）監(jiān)測每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的生物數(shù)量，確定所需的理想溶解氧濃度和理想微量元素的具體方式為：

定時對每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的水質(zhì)取樣，監(jiān)測水質(zhì)中含有的微生物濃度，根據(jù)微生物濃度判斷對應(yīng)參數(shù)監(jiān)測區(qū)的生物數(shù)量；

根據(jù)每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的生物數(shù)量，計算河流中供給生物所需的理想溶解氧濃度；

根據(jù)每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的河水體積，計算每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的營養(yǎng)鹽合理濃度；

所述氧容量監(jiān)測模塊（5）用于實時監(jiān)測河體內(nèi)每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的實際溶解氧濃度，并將實際溶解氧濃度與生物體所需理想溶解氧濃度實時對比；

所述微量元素監(jiān)測模塊（7）用于實時監(jiān)測河水內(nèi)的實際營養(yǎng)鹽濃度，并將氮、磷、鉀微量元素濃度與河流的理想微量元素濃度實時對比；

其中，所述智慧終端處理系統(tǒng)（8）根據(jù)水深對比模塊（4）、氧容量監(jiān)測模塊（5）和微量元素監(jiān)測模塊（7）的數(shù)據(jù)，計算河流的水深分別與溶解氧濃度、微量元素濃度的函數(shù)關(guān)系，具體步驟為：

所述水深對比模塊（4）實時監(jiān)測每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的水深，并且定時將水深數(shù)據(jù)發(fā)送到智慧終端處理系統(tǒng)（8），智慧終端處理系統(tǒng)（8）根據(jù)每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的體積和水深參數(shù)，計算每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的水容量；

所述氧容量監(jiān)測模塊（5）取樣不同水深的河流水體，計算河流水體內(nèi)的實際溶解氧濃度，所述微量元素監(jiān)測模塊（7）計算河流水體內(nèi)的實際營養(yǎng)鹽濃度；根據(jù)不同水容量、實際溶解氧濃度和實際營養(yǎng)鹽濃度數(shù)據(jù)，分別計算水容量與實際溶解氧濃度之間的函數(shù)關(guān)系以及水深與實際營養(yǎng)鹽濃度之間的函數(shù)關(guān)系；

將氧容量監(jiān)測模塊（5）的實際監(jiān)測值與每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的理想溶解氧濃度實時對比，根據(jù)氧容量的實際監(jiān)測值以及水容量與溶解氧濃度的函數(shù)關(guān)系，確定每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的理想水深；根據(jù)理想水深推導(dǎo)每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的河流生態(tài)需水，選擇河流生態(tài)需水的最大值作為第一標(biāo)準(zhǔn)河流徑流量；

將微量元素監(jiān)測模塊（7）的實際監(jiān)測值與每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的營養(yǎng)鹽合理濃度實時對比，根據(jù)微量元素的實際監(jiān)測值以及水深與營養(yǎng)鹽濃度的函數(shù)關(guān)系，確定每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的理想水深；計算每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的河流生態(tài)需水，選擇河流生態(tài)需水的最大值作為第二標(biāo)準(zhǔn)河流徑流量；

再次對比第一標(biāo)準(zhǔn)河流徑流量和第二標(biāo)準(zhǔn)河流徑流量的數(shù)據(jù)大小，選擇最大值作為該參數(shù)監(jiān)測區(qū)的最終河流徑流量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河流生態(tài)需水計算系統(tǒng)，其特征在于：所述河流徑流量監(jiān)測模塊（3）在每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的出水口計算經(jīng)過該參數(shù)監(jiān)測區(qū)的實時徑流量，在豐水期間，通過河流徑流量監(jiān)測模塊確定河流生態(tài)需水的步驟為：

提取平均雨量預(yù)計模塊（2）中的多年豐水期數(shù)據(jù)，計算多年豐水期的平均天然流量；

利用蒙大拿法計算在豐水期的河流生態(tài)需水；

河流徑流量監(jiān)測模塊（3）定時獲取每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)的平均徑流量，將平均徑流量與蒙大拿法計算的河流生態(tài)需水相比，判斷當(dāng)前河道流量是否符合生態(tài)需水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河流生態(tài)需水計算系統(tǒng)，其特征在于：在枯水期，所述智慧終端處理系統(tǒng)（8）將每個參數(shù)監(jiān)測區(qū)測量的水深參數(shù)與瞬間河流徑流量匹配對應(yīng)，確定河流徑流量與水深數(shù)據(jù)之間的函數(shù)關(guān)系，將水深對比模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)分為正常水深、不足水深和退化水深。