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摘要:本发明提供了一种用于治理蓝藻水华的药剂投放规划方法、装置及服务器,涉及水环境治理的技术领域,包括:通过水质检测设备获取实时水质数据;将水质数据发送至计算模块,并通过计算模块,针对水质数据进行数据模型构建处理,确定水动力模型、水质模型和蓝藻扩散模型;通过优化模块,对水体流场分布、水质分布和蓝藻浓度分布进行优化分析处理,确定初始投药策略,并将计算模块和优化模块进行动态耦合处理,以对初始投药策略进行优化,确定目标投药策略。本发明通过构建水动力、水质和蓝藻迁移的数学模型确定投药策略,并通过计算模块和优化模块的耦合,对投药策略进行优化,可以显著提升蓝藻水华的治理效果,并提升了药剂利用率。
主权项:1.一种用于治理蓝藻水华的药剂投放规划方法,其特征在于,所述方法应用于药剂投放规划系统,所述药剂投放规划系统包括:水质检测设备、计算模块和优化模块,所述方法包括:通过所述水质检测设备获取实时水质数据,其中,所述实时水质数据包括:水体pH值、溶解氧浓度、营养盐浓度和光照度;将所述水质数据发送至所述计算模块,并通过所述计算模块,针对所述水质数据进行数据模型构建处理,确定水动力模型、水质模型和蓝藻扩散模型,其中,所述水动力模型用于模拟水体流场分布,所述水质模型用于模拟水质分布,所述蓝藻扩散模型用于模拟蓝藻浓度分布;通过所述优化模块,对所述水体流场分布、所述水质分布和所述蓝藻浓度分布进行优化分析处理,确定初始投药策略,并将所述计算模块和所述优化模块进行动态耦合处理,以对所述初始投药策略进行优化,确定目标投药策略,其中,所述目标投药策略包括:目标投药路线和目标投放量;其中,所述将所述计算模块和所述优化模块进行动态耦合处理,以对所述初始投药策略进行优化,确定目标投药策略的步骤,包括:将所述初始投药策略作为源汇项分别与所述计算模块构建的所述水动力模型、所述水质模型和所述蓝藻扩散模型结合,确定更新后的模型组,并通过所述计算模块对更新后的模型组进行求解处理,确定更新后的各时刻对应的所述水体流场分布、所述水质分布和所述蓝藻浓度分布;利用所述源汇项、所述水体流场分布、所述水质分布和所述蓝藻浓度分布构建局部优化模型,并通过预设标准求解器对所述局部优化模型进行求解,以结束该轮投药策略的迭代优化,确定更新后的投药策略;其中,更新后的模型组为: ;其中,C是蓝藻浓度,V是流速场,D是扩散系数,是药剂投放的源汇项,通过求解该方程,得到在时间t1时的蓝藻分布和流场;其中,所述利用所述源汇项、所述水体流场分布、所述水质分布和所述蓝藻浓度分布构建局部优化模型的步骤,包括:针对所述源汇项进行局部敏感性分析处理,确定所述水体流场分布、所述水质分布和所述蓝藻浓度分布随所述源汇项更改的变化情况,并根据所述变化情况建立敏感性矩阵;获取所述优化模块的目标函数,并利用所述敏感性矩阵和所述目标函数,构建所述局部优化模型;其中,利用所述敏感性矩阵和所述目标函数,构建局部优化问题: ;其中,J表示敏感性矩阵,F表示目标函数,ΔS是投药量的调整,λ‖ΔS‖²是正则化项,用于防止过大的调整;利用标准的求解器快速求解该局部优化问题,得到ΔS,确定更新后的投药策略:S1x,y,t=S0x,y,t+ΔS;其中,在所述通过预设标准求解器对所述局部优化模型进行求解,以结束该轮投药策略的迭代优化,确定更新后的投药策略的步骤之后,包括:当相邻两次迭代优化得到的投药策略之间的差值小于预设阈值,或迭代优化次数达到预设最大迭代次数时,停止迭代优化进程,并将最后一次迭代更新的投药策略,确定为所述目标投药策略。
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百度查询: 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 用于治理蓝藻水华的药剂投放规划方法、装置及服务器
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