一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，包括以下步骤：S1：采集生态岛的水资源参数；S2：根据生态岛的水资源参数，构建供需平衡模型；S3：根据供需平衡模型，计算生态岛的水资源储量。该水资源储量计算方法克服了传统水资源的缺点，将构建的多个模型结合，综合考虑多个参数对储量的影响，提高了整个计算过程中的效率。生态岛所需水资源以雨水收集和海水淡化为主，本发明专利技术充分考虑降水量和径流入海对水资源储量的影响，从而使水资源计算更加合理。资源计算更加合理。资源计算更加合理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法


[0001]本专利技术属于水资源分析
，具体涉及一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法。

技术介绍

[0002]随着我国岛礁建设与发展，如何解决岛上淡水资源可持续供应、维护岛礁生态健康，成为摆在我们面前的问题。不论是对于开发较早，还是新开发的岛屿来说，其地下淡水资源的快速形成、开发潜力与利用价值的提升等方面是影响岛礁开发建设与可持续发展的重要因素。由于海岛特殊的水文地质条件，在普遍缺乏海岛水文与水质资料的情况下，开展有关提高海岛地下淡水利用价值和利用潜力等方面的研究，开展海岛地下水位与水质的定期监测，为海岛地下淡水的可持续利用与多目标管理积累基础数据。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决水资源最大有效储水量分析的问题，提出了一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法包括以下步骤：
[0005]S1：采集生态岛的水资源参数；
[0006]S2：根据生态岛的水资源参数，构建供需平衡模型；
[0007]S3：根据供需平衡模型，计算生态岛的水资源储量。
[0008]进一步地，步骤S1中，生态岛的水资源参数包括逐日降水数据、有效采集面积、地表形态的用水系数、地表形态的潜在蒸散量和完全干燥的土壤吸水量。
[0009]进一步地，步骤S2中，供需平衡模型包括自然降水量计算模型、雨水收集模型、表面蒸发模型、径流入海模型、地下淡水盐化模型、生活用水模型、污水回用模型和储水损失模型。
[0010]进一步地，自然降水量计算模型的构建方法具体为：根据生态岛的逐日降水数据，获取逐日降水数据的概率密度函数，并在概率密度函数中生成随机数，根据逐日降水数据的概率密度函数和随机数确定生态岛的自然降水量Q
a
；
[0011]其中，逐日降水数据的概率密度函数f(x)的计算公式为：
[0012][0013]式中，φ表示形状参数，表示尺度参数，x表示逐日降水量，m表示采集时间；
[0014]随机数c的计算公式为：
[0015]c＝F
‑1(u)
[0016]式中，F
‑1(
·
)表示服从概率密度函数f(x)生成的随机数，u表示服从U(0,1)均匀分布的随机数；
[0017]自然降水量Q
a
的计算公式为：
[0018]Q
a
＝f(x)
·
c。
[0019]进一步地，雨水收集模型的计算公式为：
[0020][0021]其中，Q
c
表示收集的淡水总量，α表示收集效率，r表示降水强度，l表示启动降水阈值，h表示截止降水阈值，S表示有效采集面积。
[0022]进一步地，表面蒸发模型的构建方法为：将生态岛的地表形态分为硬化地面、裸露地表、植被地表和湿地水面，各个地表形态的表面蒸发模型的计算公式为：
[0023][0024]式中，SE表示表面蒸发量，λ表示各个地表形态的用水系数，ω0表示各个地表形态的潜在蒸散量，Q
a
表示自然降水量。
[0025]进一步地，径流入海模型的计算公式为：
[0026]Q
sea
＝S
·
(r
‑
v
‑
f)/1000
[0027]式中，Q
sea
表示径流入海量，v表示最大下渗速度，f表示完全干燥的土壤吸水量。
[0028]进一步地，地下淡水盐化模型的计算公式为：
[0029][0030]式中，ΔS表示地下淡水含盐量，M表示大气降水总立方，sp
m
表示大气降水的盐分补给量，β
m
表示盐水分淋溶系数，N表示侧向补给项数，sq
n
表示侧向补给盐分量，CQ
n
表示补给水的平均浓度，K表示向地表水体排泄总立方，R
k
表示向地表水体的排泄水量，CR
k
表示向地表水体排泄的平均浓度；
[0031]生活用水模型的计算公式为：
[0032]Num
water
＝a1X2+a2X+a3[0033]其中，Num
water
表示生活用水量，a1表示生活用水量的第一回归系数，a2表示生活用水量的第二回归系数，a3表示生活用水量的第三回归系数，X表示日均生活用水量；
[0034]污水回用模型的构建方法为：将生活用水中未转化为生活污水的比例作为污水回用率；
[0035]储水损失模型的计算公式为：
[0036]W
z
＝(E
s
‑
E
t
)(F
k
‑
f
s
)
[0037]其中，W
z
表示储水损失量，E
s
表示生态岛的水库水面蒸发深度，E
t
表示生态岛水库陆面蒸发深度，F
k
表示生态岛平均水库面积，f
s
表示生态岛天然河道面积。
[0038]进一步地，步骤S3包括以下子步骤：
[0039]S31：对各个供需平衡模型进行耦合，得到水资源储量的目标函数；
[0040]S32：将径流入海模型的径流入海量变化率和自然降水量模型的自然降水量变化率进行拟合，得到储量弹性系数；
[0041]S33：根据水资源储量的目标函数和储量弹性系数得到生态岛的水资源储量。
[0042]进一步地，步骤S31中，水资源储量的目标函数E的计算公式为：
[0043][0044]式中，E表示水资源平衡储量，f(
·
)表示储量平衡方程，μ
s
表示季节性参数，Q
a
表示自然降水量，Q
c
表示收集的淡水总量，SE表示表面蒸发量，Q
sea
表示径流入海量，ΔS表示地下淡水含盐量，ratio表示污水回用率，Num
water
表示生活用水量，W
z
表示储水损失量；
[0045]步骤S32中，储量弹性系数ξ
s
的计算公式为：
[0046][0047]其中，Q
a
表示自然降水量，Q
sea
表示径流入海量。
[0048]本专利技术的有益效果是：
[0049](1)该水资源储量计算方法克服了传统水资源的缺点，将构建的多个模型结合，综合考虑多个参数对储量的影响，提高了整个计算过程中的效率。
[0050](2)生态岛所需水资源以雨水收集和海水淡化为主，本专利技术充分考虑降水量和径流入海对水资源储量的影响，从而使水资源计算更加合理。
[0051](3)本专利技术计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集生态岛的水资源参数；S2：根据生态岛的水资源参数，构建供需平衡模型；S3：根据供需平衡模型，计算生态岛的水资源储量。2.根据权利要求1所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，生态岛的水资源参数包括逐日降水数据、有效采集面积、地表形态的用水系数、地表形态的潜在蒸散量和完全干燥的土壤吸水量。3.根据权利要求1所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，供需平衡模型包括自然降水量计算模型、雨水收集模型、表面蒸发模型、径流入海模型、地下淡水盐化模型、生活用水模型、污水回用模型和储水损失模型。4.根据权利要求3所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述自然降水量计算模型的构建方法具体为：根据生态岛的逐日降水数据，获取逐日降水数据的概率密度函数，并在概率密度函数中生成随机数，根据逐日降水数据的概率密度函数和随机数确定生态岛的自然降水量Q
a
；其中，逐日降水数据的概率密度函数f(x)的计算公式为：式中，φ表示形状参数，表示尺度参数，x表示逐日降水量，m表示采集时间；随机数c的计算公式为：c＝F
‑1(u)式中，F
‑1(
·
)表示服从概率密度函数f(x)生成的随机数，u表示服从U(0,1)均匀分布的随机数；自然降水量Q
a
的计算公式为：Q
a
＝f(x)
·
c。5.根据权利要求3所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述雨水收集模型的计算公式为：其中，Q
c
表示收集的淡水总量，α表示收集效率，r表示降水强度，l表示启动降水阈值，h表示截止降水阈值，S表示有效采集面积。6.根据权利要求3所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述表面蒸发模型的构建方法为：将生态岛的地表形态分为硬化地面、裸露地表、植被地表和湿地水面，各个地表形态的表面蒸发模型的计算公式为：
式中，SE表示表面蒸发量，λ表示各个地表形态的用水系数，ω0表示各个地表形态的潜在蒸散量，Q
a
表示自然降水量。7.根据权利要求3所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述径流入海模型的计算公式为：Q
sea
＝S
·
(r
‑
v
‑
f)/1000式中，Q
sea
表示径流入海量，v表示最大下渗速度，f表示完全干燥的土壤吸水量。8.根据权利要求3所述的基于多功能用途的生态岛水资源储量计算方法，其特征在于，所述地下淡水盐化模型的计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海英，王鲁海，黄真理，卢佳，任家盈，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：