一种城市微水体水动力设备的成本分析方法技术

本发明专利技术涉及环境水动力学研究领域，具体地说是设计了一种城市微水体水动力设备的成本分析方法。本发明专利技术基于市场调研获取不同厂家的水泵相关参数、成本信息，通过数据统计分析与整合，采用最小二乘法，建立水泵功率

【技术实现步骤摘要】
一种城市微水体水动力设备的成本分析方法


[0001]本专利技术涉及环境水动力学研究领域，具体地说是设计了一种城市微水体水动力设备的成本分析方法，可用于城市微水体的光伏水泵系统置换的设备成本预估、项目规划、设计概算或运行改造等。

技术介绍

[0002]随着目前城市化进程的加快，城区生态环境日益受到重视。针对水体净化问题，目前常用的研究方法有“控源截污、内源治理、生态修复”等治理措施，该类方法虽然有显著成效，但治理周期长、耗费大量人力物力、投资成本巨大。城区水体主要为微小水体，由《高山微水体空间分布格局研究—以白马雪山国家级自然保护区为例》一文中对于微水体的定义可知：通常湖泊按面积大小可分为特大湖、大湖、中等湖、小湖、大水塘和其他水塘六大类。微水体是一种新定义的湖泊水体，涵盖了上述大水塘和其他水塘，通常指湖面面积小于100000
㎡
的水体。该类水体大多呈封闭性或半封闭性水体，水体流动性差，污染物易进难出，容易富营养化，常常导致水体发黑发臭，给附近居民及市容市貌带来了极大的影响。相关研究表明，当微水体的水流流速达到0.0008m/s时，水体将具有自净能力，水质可得到明显提升。良好的流速条件可以使微水体内的水生植物更好地对营养盐进行吸收，增加水体的溶解氧水平，进而抑制藻类过度繁殖和生长，为水生生物提供适宜的生态空间，提高生态系统的净化能力。
[0003]因此，为保证微水体的水环境，可采取一种比较快速且有效的方法，让水体达到一定的设计流速，使水体循环流动起来，达到自我净化、改善水质的目的。对于日照强的地区，利用光伏与水泵为水体提供动力来源，可有效降低设备的运行成本。
[0004]提升及改善城市微水体水动力的主要成本为设备成本、运行成本。对于未建的微小水体，成本预估直接影响项目立项，对于待建的微小水体，成本设计概算影响项目整体建设。对于已建的微小水体，因项目主体可能涉及到政府、开发商、业主等多种角色，进行微水体改造的设备成本核算更为重要，简单、高效、准确的计算成本，可更有力推动项目的实施。
[0005]微水体的投资成本预估过程时，对水泵与光伏板的选取较为困难，考虑到微水体不同的容积与置换速率，需选用不同流量、功率的水泵以及相应光伏板的铺设面积，目前市场上没有一套关于流量与设备型号、成本相匹配的参考体系或推求公式。针对不同流量的水体进行研究及成本预估时，均需单独去查询相应水泵型号和价格，给评定微水体净化不同方案的成本投资方面带来了极大的不便。若能在水体流量(含容积、置换速率、水体流速等因素)与光伏水泵功率及成本之间建立定量关系，便能够针对不同微水体、不同研究方案快速计算出其投资成本，对政府及规划部门，可更好对管辖范围的微水体建设、改造进行成本规划；对设计单位，可进行多方案对比分析，选择出更为经济合理的方案；对普通小区的微水体改造，也能快捷计算出改造成本，以提供业主委员会决策，有利于改造项目的推进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是建立关于城市微水体的流量与水动力设备成本之间的定量关系，进而分析城市微水体的光伏水泵系统置换的成本，为建设、改造或研究微水体提供更为快速的设备成本预估。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]通过建立城市微水体的流量与光伏水泵动力设备成本之间的定量关系，对城市微水体水质净化使用的光伏水泵系统成本进行分析，包括如下步骤：
[0009](1)根据微水体状况确定置换速率和水体流速，获得微水体的置换流量x；
[0010](2)收集水泵的参数信息，包括水泵的流量、扬程、价格、功率，以不同厂家水泵价格的平均值为基准，建立水泵成本y1和微水体置换流量x之间的数学模型；
[0011](3)收集光伏板的参数信息，包括光伏板的价格、功率，以不同厂家光伏板价格的平均值为基础，建立光伏板成本y2和微水体置换流量x之间的数学模型；
[0012](4)联合光伏板与水泵功率配比，建立光伏水泵系统成本Y和微水体置换流量x之间的数学模型。
[0013]进一步的，所述城市微水体的水深小于10m，水面面积小于0.1km2，对应选定扬程为10m的水泵进行参数收集。
[0014]进一步的，所述步骤(2)
‑
(4)的具体过程如下：
[0015]利用最小二乘法拟合散点图分别得到水泵额定功率P
P
与微水体置换流量x的关系式：
[0016]P
P
＝ax2+bx+c
[0017]a、b、c分别为参数；
[0018]水泵成本y1与微水体置换流量x的关系式：
[0019][0020]a'、b'、c'分别为参数，γ表示泵业出厂价格同期增长百分比；
[0021]光伏铺设面积A与光伏阵列功率的关系式：
[0022][0023]α表示光伏阵列装机容量P
PV
与水泵额定功率P
P
的配比，P'为每平方米的光伏阵列板所提供的功率；
[0024]光伏费用y2与光伏铺设面积A的关系式：
[0025][0026]d为每平方米的光伏板价格，β表示光伏行业同期增长百分比；
[0027]得到光伏水泵总成本Y
[0028][0029]进一步的，所述光伏阵列装机容量P
PV
与水泵额定功率P
P
的配比参
照离网光伏系统来确定光伏水泵系统的光伏阵列容量：
[0030][0031]式中，H
P
为水泵满功率运行时间，G
STC
为标准测试辐照度，G为日平均太阳辐射总量，η为系统效率。
[0032]本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术通过收集市场水泵及光伏板的相关参数、成本建立数据库，统计分析并建立不同类型的关系式，提供了微水体的光伏水泵成本与流量的数学模型，为微水体设计、建设与改造的经济性提供了定量支撑。
[0034]该方法适用于任意微小水体水动力提升的光伏水泵设备成本计算，计算简单快捷，可应用于政府规划部门、设计及运行等各单位，亦适合微小水体的规划、设计、建设及改造等全过程，为微水体不同流量设计、科学研究涉及的成本提供技术支持。
附图说明
[0035]图1是本专利技术的技术流程示意图。
[0036]图2是本专利技术中一实施例中的水泵功率
‑
流量数学模型；
[0037]图3是本专利技术中一实施例中的水泵成本
‑
水泵功率数学模型；
[0038]图4是本专利技术中一实施例中的水泵成本
‑
流量数学模型；
[0039]图5是本专利技术中一实施例中的光伏水泵成本
‑
流量数学模型；
具体实施方式
[0040]下面结合具体实施案例对本专利技术做出更加详细的说明。
[0041]本实施例采用
技术实现思路
部分所设计的方法对某城市微水体进行光伏水泵成本分析，具体过程如图1所示：
[0042](1)调研水体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市微水体水动力设备的成本分析方法，其特征在于，通过建立城市微水体的流量与光伏水泵动力设备成本之间的定量关系，对城市微水体水质净化使用的光伏水泵系统成本进行分析，包括如下步骤：(1)根据微水体状况确定置换速率和水体流速，获得微水体的置换流量x；(2)收集水泵的参数信息，包括水泵的流量、扬程、价格、功率，以不同厂家水泵价格的平均值为基准，建立水泵成本y1和微水体置换流量x之间的数学模型；(3)收集光伏板的参数信息，包括光伏板的价格、功率，以不同厂家光伏板价格的平均值为基础，建立光伏板成本y2和微水体置换流量x之间的数学模型；(4)联合光伏板与水泵功率配比，建立光伏水泵系统成本Y和微水体置换流量x之间的数学模型。2.如权利要求1所述的一种城市微水体水动力设备的成本分析方法，其特征在于，所述城市微水体的水深小于10m，水面面积小于0.1km2，对应选定扬程为10m的水泵进行参数收集。3.如权利要求1所述的一种城市微水体水动力设备的成本分析方法，其特征在于，所述步骤(2)
‑
(4)的具体过程如下：利用最小二乘法拟合散点图分...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉玲，罗永钦，袁强，杨磊，李欣，饶璋超，何志成，李双海，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：