地下水处理方法及处理系统与流程

1.本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种地下水处理方法及处理系统。


背景技术：

[0002]“人饮工程”是指为农村人畜饮水困难而兴建的各类供水工程。通常，“人 饮工程”项目选择以就近的地表水或者地下水为供水水源，源水经加药、絮凝、 沉淀、消毒等工艺处理后，由加压泵站供给农户使用。
[0003]
例如，专利号为201210309544.7的中国发明专利公开了一种针对地下水中 铁、锰、氟和砷超标的水处理装置和方法，水处理装置由隔板氧化反应池、斜 管沉淀池、上向流石英砂粗滤料滤池、下向流多介质滤池、消毒与清水池依次 连通组成。地下水依次经过曝气
→
隔板氧化反应
→
斜管沉淀
→
上向流过滤
→
曝 气
→
下向流过滤的工艺流程，实现对地下水的净化。
[0004]
然而，由于农村居民日常用水量相对较少且较为稳定，而为防止出现突发 情况，通常选用较大规格的水处理装置，在类似情况下，如连续向居民区供水， 则水处理装置长期处于低负荷运行状态，设备能耗较大，供水成本较高。


技术实现要素：

[0005]
基于此，本发明提供一种地下水处理方法及处理系统，以解决现有技术中 存在的水处理装置长时间低负荷运行，设备能耗较大，供水成本较高的技术问 题。
[0006]
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]
一种地下水处理方法，包括以下步骤：
[0008]
s01.获取当前清水存储时长t；
[0009]
s02.判断当前清水存储时长是否大于或等于最大允许时长t
max
；如判断结 果为是，执行步骤s05；如判断结果为否，执行步骤s03；
[0010]
s03.获取当前清水存量q；
[0011]
s04.判断当前清水存量q是否小于或等于最小允许存量q
min
；如判断结果 为是，执行步骤s05；
[0012]
s05.形成第一作业指令，其中，所述第一作业指令被执行后，存储的清水 被排空，并开始制备清水；
[0013]
s06.判断当前清水存量q是否大于或等于最大允许存量q
max
；如判断结果 为是，则形成第二作业指令，其中，所述第二作业指令被执行后，停止制备清 水。
[0014]
优选地，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0015]
当第一作业指令被执行后，使得当前清水存储时长t＝0；
[0016]
当第二作业指令被执行后，当前清水存储时长t开始累计。
[0017]
优选地，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0018]
获取最大允许存量q
max
，包括以下步骤：
[0019]
获取用水个体的数量mi；
[0020]
获取用水个体的平均用水量qi；
[0021]
选择用水个体的影响因子γi；
[0022]
根据公式计算理论日均需水量qr；其中，n表示用水个 体类别的数量；
[0023]
计算最大允许存量q
max
，其中η为风险修正因子，其中1≤η≤1.3。
[0024]
优选地，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0025]
获取最小允许存量q
min
，包括以下步骤：
[0026]
获取用水个体的数量mi；
[0027]
获取用水个体的平均用水量qi；
[0028]
选择用水个体的影响因子γi；
[0029]
根据公式计算理论日均需水量qr；其中，n表示用水个 体类别的数量；
[0030]
计算最小允许存量q
min
；其中，η为风险修正因子，其中1≤η≤1.3。
[0031]
优选地，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0032]
获取k天的实际用水量qj，2≤k≤20，1≤j≤k；
[0033]
根据公式计算实际用水量qj与同一日的理论日 均需水量q
j0
的偏差均值θ；
[0034]
根据公式qr′
＝θ
·
qr对理论日均需水量qr进行修正，并以修正后的理论日 均需水量qr′
作为理论日均需水量qr。
[0035]
一种地下水处理系统系统，包括：
[0036]
水处理单元，所述水处理单元用于处理地下水，得到清水；所述水处理单 元设置有用于使所述水处理单元开始运行或停止运行的第一控制件；
[0037]
供水单元，所述供水单元连接所述水处理单元，用于接收所述清水，并将 清水供给用户；所述供水单元设置有用于检测清水水量的第一传感件；
[0038]
计时装置，用于记录所述供水单元的清水的存储时长；以及
[0039]
控制单元，所述控制单元包括：
[0040]
通讯模块，通讯连接所述计时装置、所述第一传感件及所述第一控制件； 用于获取所述计时装置反馈的当前清水存储时长t，获取第一传感件反馈的当前 清水存量q；所述通讯模块还用于输出第一作业指令及第二作业指令；
[0041]
第一判断模块，用于判断当前清水存储时长t是否大于或等于最大允许时 长t
max
；
[0042]
第二判断模块，用于判断当前清水存量q是否小于或等于最小允许存量q
min
；
[0043]
第三判断模块，判断当前清水存量q是否大于或等于最大允许存量q
max
；
[0044]
指令生成模块，用于根据所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第 三判断模块的判断结果，生成第一作业指令和第二作业指令。
[0045]
优选地，所述控制单元还包括最大允许存量获模块，用于获取所述供水单 元的清
水的最大允许存量q
max
。
[0046]
优选地，所述控制单元还包括最小允许存量获模块，用于获取所述供水单 元的清水的最小允许存量q
min
。
[0047]
优选地，所述控制单元还包括修正模块，用于对最大允许存量q
max
和/或最 小允许存量q
min
进行修正。
[0048]
优选地，所述水处理单元包括依次连接的第一汲水泵、第一混合器、斜管 沉淀池、至少一个多介质过滤器、至少一个膜过滤器、第二混合器及清水储槽， 所述第一混合器的进料端设置有絮凝剂储罐，所述第二混合器的进料端设置有 消毒剂储罐；所述清水储槽上设置液位传感器，所述液位传感器与所述第一汲 水泵的电机电性连接。
[0049]
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
[0050]
本发明提供了一种地下水处理方法，根据清水的存储时长和清水存量，控 制清水制备的时机，使得在正常状态下，清水存量可以满足一段时间内的农村 居民的供水水量，而当清水存储时间过长或清水存量不能满足农村居民的供给 水量时，清空剩余的清水，并制备新鲜的清水。从而，一方面，实现相关水处 理设备的间歇性运行，且在运行过程中以合适的工作负荷运行，从而降低设备 能耗，降低供水成本，同时有利于降低水处理设备的损耗。另一方面，克服清 水被长期存储导致清水变质的问题，保障农村居民用水安全。
附图说明
[0051]
图1为一实施例中地下水处理方法的流程示意图。
[0052]
图2为一实施例中获取最大允许存量q
max
的方法流程示意图。
[0053]
图3为一实施例中灌溉用水的理论日均需水量的获取方法流程图。
[0054]
图4为一实施例中地下水处理系统的设备流程示意图。
[0055]
图中：地下水处理系统10、地下水井20、水处理单元100、第一汲水泵110、 中水储槽120、中水出料泵121、第一混合器130、絮凝剂储罐131、斜管沉淀 池140、多介质过滤器150、第一增压泵151、膜过滤器160、第二混合器170、 消毒剂储罐171、供水单元200、清水储槽210、液位传感器211、第一供水泵 220、第一出水管221、第一切断阀222、排水管223、第二切断阀224、计时装 置300、控制单元400、通讯模块410、第一判断模块420、第二判断模块430、 第三判断模块440、指令生成模块450、最大允许存量获取模块460、最小允许 存量获取模块470、修正模块480。
具体实施方式
[0056]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。以下将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案做进一 步描述，本发明不仅限于以下具体实施方式。
[0057]
需要理解的是，实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件。 在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、
ꢀ“
左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所 指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中 描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限
制，对于本 领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0058]
请参看图1，在本发明的一个具体实施方式中，一种地下水处理方法，包括 以下步骤：
[0059]
s01.获取当前清水存储时长t。
[0060]
设置计时装置，记录清水从制备之时起，被累计存储的清水存储时长t。值 得说明的是，本发明中，清水由地下水制备，并且被间歇性制备，存储于容器 或者水槽中，以保障农村居民至少一段时间的用水。例如，一次性制备的清水 能够满足所供给的农村居民7-15天的用水量，制备这些清水可能花费1天甚至 更短的时间，意味着清水将要在容器或水槽中相对静止的被存放7-15天，每次 清水被制备后，在容器或者水槽中的存放时长被所述计时装置记录。
[0061]
所述计时装置记录的当前清水存储时长t被上传至控制单元。
[0062]
s02.判断当前清水存储时长t是否大于或等于最大允许时长t
max
；如判断 结果为是，执行步骤s05；如判断结果为否，执行步骤s03。
[0063]
比较当前清水存储时长t与最大允许时长t
max
，如果t≥t
max
，则意味着当前 清水的存储时间过久，发生变质的风险增加，此时，执行步骤s05，即形成第一 作业指令，其中，所述第一作业指令被执行后，存储的清水被排空，并开始制 备清水。如果判断结果为否，说明前清水存储时间相对较短，可继续供给农村 居民使用，此时，执行步骤s03。
[0064]
最大允许时长t
max
可以综合考虑农村居民的用水习惯、用于存储清水的容器 或水槽的规格等进行预设，例如，预设的最大允许时长t
max
为7-15天。例如， 预设的最大允许时长t
max
＝10天。
[0065]
s03.获取当前清水存量q。
[0066]
在清水的存储时间在最大允许时长t
max
之内时，监控当前的清水存量q，当 清水存量q能够满足农村居民的正常用水需求时，则保持持续供水。而当当前 清水存量不能满足农村居民的正常用水需求时，则需要制备新鲜的新水。
[0067]
s04.判断当前清水存量q是否小于或等于最小允许存量q
min
；如判断结果 为是，执行步骤s05。
[0068]
比较当前清水存量q与最小允许存量q
min
，当q≤q
min
时，意味着当前清水存 量不足，则需要执行步骤s05，即形成第一作业指令，其中，所述第一作业指令 被执行后，存储的清水被排空，并开始制备清水。
[0069]
s05.形成第一作业指令，其中，所述第一作业指令被执行后，存储的清水 被排空，并开始制备清水。
[0070]
当当前清水的存储时长t超过最大允许时长t
max
，或当前清水存量q低于最 小允许存量q
min
时，形成第一作业指令。所述第一作业被执行后，首先将存储于 容器或水槽中的清水排空，以防止长时间存储的清水与新鲜清水混合，降低安 全风险，然后，启动相关地下水处理设备，开始制备清水，并存储于容器或者 水槽中。
[0071]
s06.判断当前清水存量q是否大于或等于最大允许存量q
max
；如判断结果 为是，则形成第二作业指令，其中，所述第二作业指令被执行后，停止制备清 水。
[0072]
启动相关地下水处理设备，由地下水制备清水，并在较短时间内使得用于 存储清水的容器达到预期的存量。清水制备的过程中，当清水存量q≥最大允许 存量q
max
时，则形
成第二作业指令。所述第二作业指令被执行后，相关地下水处 理设备停止运行。
[0073]
上述实施方式中，根据清水的存储时长和清水存量，控制清水制备的时机， 使得在正常状态下，清水存量可以满足一段时间内的农村居民的供水水量，而 当清水存储时间过长或清水存量不能满足农村居民的供给水量时，清空剩余的 清水，并制备新鲜的清水。从而，一方面，实现相关水处理设备的间歇性运行， 且在运行过程中以合适的工作负荷运行，从而降低设备能耗，降低供水成本， 同时有利于降低水处理设备的损耗。另一方面，克服清水被长期存储导致清水 变质的问题，保障农村居民用水安全。
[0074]
在一些优选的实施方式中，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0075]
当第一作业指令被执行后，使得当前清水存储时长t＝0；
[0076]
当第二作业指令被执行后，使得当前清水存储时长t开始累计。
[0077]
也就是说，当每一次存储清水的容器或者水槽被排空后，计时装置的当前 清水存储时长被清零。当存储清水的容器或者水槽中的清水达到最大允许存量 q
max
后，计时装置重新开始计时，计算当前清水存储时长t。
[0078]
上述具体实施方式中，最大允许存量q
max
可以根据农村居民的用水习惯、用 于存储清水的容器或水槽的规格等进行直接设定。例如，预设定的最大允许存 量q
max
为容器或水槽容积的2/3或4/5。
[0079]
作为优选，为最大限度的降低相关地下水处理设备的开启频率，同时避免 因清水存储量过大导致的水资源的浪费和能源的浪费，请一并参看图2，所述地 下水处理方法还包括以下步骤：获取最大允许存量q
max
，获取最大允许存量q
max
的方法包括以下步骤：
[0080]
获取用水个体的数量mi；
[0081]
获取用水个体的平均用水量qi；
[0082]
选择用水个体的影响因子γi；
[0083]
根据公式计算理论日均需水量qr；其中，n表示用水个 体类别的数量；
[0084]
计算最大允许存量q
max
，其中η为风险修正因子，其中1≤η≤1.3。
[0085]
在一些具体实施方式中，用水个体类别包括但不限于，居民饮用水、养殖 用水、灌溉用水等。所述获取用水个体的数量mi是指，获取每一个不同类别的 用水个体对应的用水个体的数量。例如，对于一户农村居民，其人口数量为5 人，养殖牲畜10头，需灌溉用地1000m2，则，m1＝5，m2＝10，m3＝1000。
[0086]
在一些具体实施例中，用水个体被按照以下规则进行分类统计：
[0087]
居民：被分为0-3岁婴儿组；4-14岁儿童组；15-65岁青壮年组；65岁以 上老年组。居民用水量包括但不限于饮用水量和生活用水消耗量，生活用水包 括但不限于做饭用水、洗衣用水、洗漱用水、冲厕用水等。
[0088]
养殖：被分为大型牲畜组(例如，牛、马、驴等)；中型牲畜组(例如， 猪、羊、狗等)；家禽组(例如，鸡、鸭、鹅等)。作为优选，各组可根据生 长周期进行进一步细分组。
[0089]
灌溉：被分为庭院绿化灌溉组和种植灌溉组。
[0090]
上述用水个体的数量mi在地下水处理工程项目建设前期，通过走访等方式 进行调研，调研得到的数据被通过操作端上传至服务器端。在地下水处理工程 项目运行期，可
通过操作端对水个体的数量mi进行修改或修正，以提高用水量 的预测精度。
[0091]
在确定了用水个体的前提下，基于专家经验数据，可拟定用水个体的平均 用水量，用水个体的平均用水量与用水个体一一对应。例如，15-65岁青壮年组 每日每人所消耗的平均用水量为20l，则q1＝20；中型牲畜组日均用水量为30l， 则q2＝30；庭院绿化灌溉组每平方米用水量3l，则q3＝3。
[0092]
一些实施例中，初步的用水个体的平均用水量qi可参考gb/t 11730、db33/t 769-2016、《牲畜家禽用水量标准》等已公开的标准或文献进行设定，也可以 根据专家经验值进行设定，也可以通过已有文献中公开的方法进行计算所得， 也可以经过实际调研所得。
[0093]
作为优选，确定的用水个体的平均用水量qi被以数据组的形式被存储在服 务器端的存储模块，并能够被服务器端的计算模块调用。
[0094]
考虑在不同地域，不同季节，各用水个体的平均用水量qi具有较大的差别， 故而针对每一个用水个体的平均用水量设置影响因子γi，以对各用水个体的平 均用水量qi进行修正。
[0095]
影响因子γi可以根据专家经验值进行确定。影响因子γi确定需要考虑地域 影响、季节影响、气候影响等。
[0096]
在一具体实施例中，在某一特地的地域，主要考虑气温对各用水个体的平 均用水量qi的影响，即假定随着温度的升高，各用水个体的平均用水量qi增加。 例如，首先建立影响因子γi和温度的映射关系，使得每一个温度对应一个影响 因子γi，也就是说，当服务器端获取到当日的平均温度后，可以准确地根据影 响因子γi和温度的映射关系，确定用水个体的影响因子γi。一些实施例中，用 水个体的影响因子γi与日平均温度t具有函数关系γi＝f(t)。
[0097]
在一个具体实施例中，服务器端包括影响因子获取模块，影响因子获取模 块包括日平均温度获取单元，日平均温度获取单元可以从当地的气象部门或其 他部门获取预测的日平均温度。
[0098]
在一个具体实施例中，影响因子γi和温度的映射关系如下表所示：
[0099][0100]
在一些情况下，当用水个体为居民用水或养殖用水时，温度对影响因子γi的影响占主导地位，可仅以温度为参数，对影响因子γi进行选择。而当用水个 体为灌溉用水时，则还需要考虑作物或植物生长期和降水两个重要的因素。当 作物或植物处于不同的生长期时，适当调整影响因子γi，以满足作物生长需求。 例如，在中国北方地区，当秋季或冬季时，作物或植物处于休眠期，此时，将 影响灌溉用水量的影响因子γi调整为0。而在春季或夏季，作物或植物处于萌 芽期或生长旺盛期，可适当将影响灌溉用水量影响因子γi调增至1.4-1.6。
[0101]
在确定了用水个体的数量mi、用水个体的平均用水量qi以及用水个体的影 响因子γi后，根据公式计算理论日均需水量qr。
[0102]
例如，确定的用水个体的数量mi、用水个体的平均用水量qi以及用水个体 的影响因子γi如下表所示：
[0103][0104][0105]
则，该户居民的理论日均需水量该户居民的理论日均需水量该户居民的理论日均需水量合计1.496m3。
[0106]
上述实施方式中，基于用水个体的数量mi、用水个体的平均用水量qi以及 用水个体的影响因子γi，预测了理论日均需水量qr，以能够指导对地下水处理 工程项目建设工作，指导地下水处理工程项目的供水工作。
[0107]
然而，上述对理论日均需水量qr预测过程中，除用水个体的数量mi为具体 值，平均用水量qi、用水个体的影响因子γi均采用专家经验值或历史平均值， 预测准确度较差，难以反应农村居民的真实用水量，进而可以作为地下水处理 建设前期的数据参考，如作为地下水处理建成后的供水量预测值，则具有相对 较大的偏差。
[0108]
针对上述技术问题，在一优选的实施方式中，所述地下水处理方法还包括 以下步骤：
[0109]
获取k天的实际日用水量qj，2≤k≤20，1≤j≤k。
[0110]
地下水处理项目建设完成，进入稳定运行期后，可以连续检测实际日用水 量qj，例如，需要预测下一日的理论日均需水量qr，则可以获取当前日以及当 前日以前的连续9天(共计10天)的实际日均用水量qj。
[0111]
s37根据公式计算实际日用水量qj与同一日的 理论日均需水量q
j0
的偏差均值θ。
[0112]
计算同一日的实际用水量qj与理论日均需水量q
j0
的偏差，例如，某日，一 居户实际户用水量qj＝1.4m3，当日的理论日均需水量q
j0
＝1.5m3，则该日的实际户 用水量qj与理论日均需水量q
j0
的偏差为(1.4-1.5)/1.5
×
100％＝-6.67％。对待 预测日的前10天或前连续的几天的实际户用水量qj与理论日均需水量q
j0
的偏 差求均值，得偏差均值θ。
[0113]
s38根据公式qr′
＝θqr对下一日的理论日均需水量qr进行修正，并以修正 后的理论日均需水量q
l
′
作为下一日的理论日均需水量。
[0114]
根据计算得到得偏差均值θ，对下一日的理论日均需水量qr进行修正，以 使得预测得到的理论日均需水量qr接近实际日用水量qj，从而一方面保障农村 居民供水量得充足，另一方尽可能实现按需供水，以降低供水成本，降低农村 居民用水成本。
[0115]
在一些优选的实施例中，为确保修正后的理论日均需水量qr更能反映农村 居民的实际水需求量，上述对理论日均需水量qr还包括以下步骤：
[0116]
获取k天的实际日用水量qj，剔除偏差超过设定阈值的实际日用水量qj。 过大的理论日均需水量q
j0
与实际日用水量qj的偏差可能原因是该用户某日的用 水量由于异常事件(例如，跑水、消防等)引起的用水量突然增长，不能真实 反映农村居民的日常的实际用水量，故而在对理论日均需水量qr进行修正时， 将该部分数据剔除。
[0117]
一些优选的实施方式中，当k天的实际日用水量qj中的数据被剔除后，可 继续获取k+1天的实际日用水量qj，以保证在对理论日均需水量qr进行修正时 的数据样本，进一步提升理论日均需水量qr的预测的准确度。
[0118]
在一些情况下，在对灌溉用水量进行预测时，还应考虑作物类别、作物生 长周期、降雨量和灌溉频率。请参看图3，在一优选得实施方式中，当用水个体 类别为灌溉用水时，还包括以下步骤：
[0119]
获取作物类别：通过调研的方式，了解灌区内需灌溉的作物类别，并在操 作端将调研得到的作物类别上传至服务器端。在一些具体实施方式中，为便于 在地下水处理工程项目建设前期，对灌区的最大需水量进行调研，可调研历史 普遍种植的具有代表性的作物，对于较小范围或较小概率种植的作物，可统一 为一类作物进行统计。例如，某一灌区，历史主要以玉米为主要作物，次要作 物包括土豆、胡麻，其他作物包括向日葵、豆科作物等。在一些实施方式中， 在地下水处理工程项目运营过程中，可获取当前灌区的实际作物类别。
[0120]
获取作物生长阶段：不同作物在不同生长阶段的需水量不同，因此，在考 虑灌区供水量时，首先需要考虑作物的生长周期。在一实施例中，调研历史主 要作物，并假设灌区内种植的作物全部为需水量最大的主要作物，以需水量最 大的主要作物的需水量最大的生长阶段为基准，计算灌区的最大需水量，以地 下水处理工程项目预算提供数据指导。一些实施例中，在“地下水处理工程项 目运营过程中，获取当前时间t0；根据当前时间t0、作物类别和所在地域，确 认作物的生长周期。如，在中国宁夏固原某地区，6月份、7月份为玉米的生长 旺盛期，对应地，其需水量相对较高。
[0121]
通过灌区作物类别、作物生长阶段与作物平均需水量q
zi
的数据表，获取作 物平均需水量q
zi
：建立灌区作物类别、作物生长阶段与作物平均需水量q
zi
的数 据表，平均需水量q
zi
与不同作物类别的不同生长阶段一一对应。通过已知的作 物类别和作物生长阶段，可查询作物对应的平均需水量q
zi
。
[0122]
获取需灌溉的作物种植面积si：同一个灌区内，不同类型作物的种植面积 的变化将导致灌溉需水量的变化。一实施例中，在地下水处理工程项目建设前 期，可根据灌区总面积，结合灌区内需水量最大的拟种植作物的作物平均需水 量，计算灌区的最大需水量，以为地下水处理工程项目预算提供数据指导。另 一实施例中，地下水处理工程项目运营阶
段，可分别调研不同类型作物的作物 种植面积si，并结合不同类型的作物的平均需水量q
zi
，可初步预测灌溉需水量。
[0123]
获取气象影响因子η
zi
：气象条件，尤其是气温和光照条件，影响作物需水 量。在本发明优选的实施例中，主要考虑气温对作物需水量的影响。例如，建 立气温与气象影响因子η
zi
的映射关系，根据气温与气象影响因子η
zi
的映射关 系，确立最终的气象影响因子η
zi
。例如，在“地下水处理工程项目建设前期， 根据历史气温曲线，预测气温峰值，根据气温峰值，确定气象影响因子η
zi
。在 一些实施例中，在地下水处理工程项目运营过程中，获取气象预报的预测温度， 根据气象预报的预测温度与气象影响因子η
zi
的映射关系，确立最终的气象影响 因子η
zi
。
[0124]
根据公式计算灌溉需水量qg；其中，γz表示用水余量因 子，1≤γz≤1.3，n表示作物类别总数量。
[0125]
在确定了不同类型的作物的平均需水量q
zi
、气象影响因子η
zi
以及作物种植 面积si的前提下，根据预设的计算模型计算灌溉需水量qg。 为确保灌溉供水的充足，考虑特殊情况下的应急用水，设置用水余量因子γz。 用水余量因子γz的确定可以依据历史出现应急用水的用水量及应急用水事件出 现的频率进行设定，例如，在一些具体实施方式中，按照以下步骤获取用水余 量因子γz：获取m天的实际灌溉用水量qw；计算同一日的实际灌溉用水量qw与 灌溉需水量q
w0
的偏差βz；统计偏差βz超过偏差阈值β
z0
的天数与总统计天数的比 值ψz；根据比值ψz确定用水余量修正因子γz。例如，根据比值ψ与用水余量 修正因子γz的映射关系，确定水余量修正因子γz。例如，比值ψz≤0.2，则用 水余量修正因子γz＝1，比值ψz大于0.2，则用水余量修正因子γz＝1.2。在一些 优选的实施例中，用水余量修正因子γz根据偏差βz的大小进行确定。偏差βz越 大，则用水余量修正因子γz取值越大。
[0126]
上述实施方式中，初步预测了灌溉需水量qg，为地下水处理工程项目建设 及项目运营提供科学的、具体的数据支撑。
[0127]
在一些实施方式中，预测灌溉需水量qg时
，
还包括以下步骤：
[0128]
获取降雨量qy；
[0129]
计算降雨量满足度β；
[0130]
根据降雨量满足度β与降雨影响因子ηy的映射表，确定降雨影响因子ηy；
[0131]
根据公式q
gy
＝ηy·
qg对下一日的灌溉用水量qg进行修正，并以修正后的灌 溉用水量q
gy
作为下一日的灌溉用水量。
[0132]
灌溉用水量与降雨量息息相关，降雨量的大小直接影响灌溉用水量和灌溉 频率。在上述实施例中，首先获取当前日的降雨量qy，根据当前日的降雨量qy计算降雨量满足度ε，降雨量满足度ε被定义为一次降雨的降雨量qy能够支撑 在不施加灌溉水的情况下，作物或植物能够保持正常生长的天数。在一些优选 实施方式中，降雨量满足度ε＝qy/(日均蒸发量+日均需水量)，其中，日均蒸 发量可以从气象部门的数据系统中获取，日均需水量可以根据经验值进行设置。
[0133]
在一些实施例中，当降雨后间隔的天数不超过降雨量满足度ε时，降雨影 响因子
ηy被记作0.2-0.8，当降雨后间隔的天数超过降雨量满足度ε时，降雨 影响因子ηy被记作1。作为优选，当降雨后间隔的天数与降雨满足度ε的差值 越大时，ηy取值越大。
[0134]
当刚刚降雨时，灌溉几乎不需要灌溉用水，考虑灌溉的其他用水需求，降 雨影响因子ηy可取一较小值，例如，ηy＝0.2。当降雨后的若干天，随着作物需 水、渗漏、蒸发等多种因素影响，灌溉水需求量逐渐增加，可通过适时调整降 雨影响因子ηy，保持灌溉用水的充足。
[0135]
上述实施方式中，考虑了降雨量对灌溉需水量的影响，进一步提高了对灌 溉用水量预测的准确度和科学性，从而进一步降低灌溉供水能耗，降低灌溉用 水成本。
[0136]
在一些优选的实施方式中，为进一步提高灌溉用水预测的准确度和科学性， 还包括以下步骤：
[0137]
获取当前时间t，灌溉时间t1；
[0138]
计算当前时间t与灌溉时间t1的时间间隔
△
t；
[0139]
判断时间间隔
△
t是否≥预设的灌溉频率
△
t0；
[0140]
如是，确定灌溉时间修正因子η
x
＝1；如否，确定灌溉时间修正因子η x
＝0.1-0.9；
[0141]
根据公式q
gx
＝η
x
·
qg对下一日的灌溉用水量qg进行修正，并以修正后的灌 溉用水量q
gx
作为下一日的灌溉用水量。
[0142]
灌溉区域可按照地块或地权人为基准，划分为若干小区域，在小区域内， 每次灌溉的用水量及灌溉频率相对稳定。因此，可以以小区域为基准进行小区 域灌溉用水量的预测，然后将若干小区域的灌溉用水量加和，得到灌溉用水量 qg。此时，首先获取最近一次的灌溉时间t1及当前时间t，计算当前时间t与最 近一次灌溉时间t1之间的时间差
△
t。比较该时间差
△
t与预设的灌溉频率
△
t0， 当时间差
△
t≥预设的灌溉频率
△
t0时，意味着该小区域的灌溉事件大概率发生， 则提供充足供水，修正因子η
x
＝1。当时间差
△
t＜预设的灌溉频率
△
t0时，意味 着该小区域的灌溉事件小概率发生，则可缺量为该小区域提供供水，修正因子 η
x
＝0.1-0.9。
[0143]
作为优选，可通过时间差
△
t与预设的灌溉频率
△
t0之间的差值确定修正因 子η
x
的大小，时间差
△
t与预设的灌溉频率
△
t0之间的差值越大，η
x
取值越小。
[0144]
上述实施方式将灌溉区域分为若干小区域，考虑小区域内的灌溉需水量和 灌溉频率，进一步对预测的灌溉需水量qg进行修正，使得预测的灌溉需水量qg进一步接近灌溉的实际用水量，提高对灌溉需水量qg预测的准确性和科学性， 从而达到降低能耗、降低成本的需求。
[0145]
在一些优选实施例中，为保障农村居民用水量充足，防止出现突发事件导 致供水量不足，设置用水余量修正因子η，其中，1≤η≤1.3。用水余量修正 因子η得设置需要综合考虑居民得用水稳定性及突发事件发生频率。在一些具 体实施方式中，按照以下步骤获取水余量修正因子η：获取m天的实际日用水 量qw；计算同一日的实际用水量qw与理论日均需水量q
w0
的偏差δ；统计偏差δ超 过偏差阈值δ0的天数与总统计天数的比值ψ；根据比值ψ确定用水余量修正因 子η。例如，根据比值ψ与用水余量修正因子η的映射关系，确定水余量修正 因子η。例如，比值ψ≤0.2，则用水余量修正因子η＝1，比值ψ大于0.2，则 用水余量修正因子η＝1.2。在一些优选的实施例中，用水余量修正因子η根据 偏差δ的大小进行确定。偏差δ越大，则用水余量修正因子η取值越大。
[0146]
计算最大允许存量q
max
：根据上述过程确定的qr、η以及最大允许时长t
max
， 可根据公式q
max
＝t
max
·
η
·
qr计算最大允许存量q
max
。在一些情况下，考虑到理 论日均需水量qr在最大允许时长t
max
的期限内，受灌溉用水水量的影响，预测的 理论日均需水量qr可能出现较大的差异，此时，可以考虑通过对t
max
期限内的所 有的预测的理论日均需水量qr进行加和所得。
[0147]
根据预测得到的最大允许存量q
max
，采用地下水进行清水的制备，使得每一 次制备的清水的存量能够自适应当前农村居民的用水需求，从而一方面尽可能 降低地下水设备启动的频率，降低设备能耗，降低供水成本，同时有利于降低 设备损耗。另一方面保障所制备的清水的存量能够满足农村居民的供水需求， 在最大允许时长t
max
期限内，制备的清水被尽可能多的使用，降低清水浪费，从 而进一步降低农村居民用水成本。
[0148]
最小允许存量q
min
可以根据农村居民的用水习惯、用于存储清水的容器或水 槽的规格等进行直接设定。例如，预设定的最小允许存量q
min
为容器或水槽容积 的3％-10％。
[0149]
作为优选，所述地下水处理方法还包括以下步骤：
[0150]
获取最小允许存量q
min
，包括以下步骤：
[0151]
获取用水个体的数量mi；
[0152]
获取用水个体的平均用水量qi；
[0153]
选择用水个体的影响因子γi；
[0154]
根据公式计算理论日均需水量qr；其中，n表示用水个 体类别的数量；
[0155]
计算最小允许存量q
min
；其中，η为风险修正因子，其中1≤η≤1.3。
[0156]
最小允许存量q
min
计算所需要的参数的获取同上问描述，此处不再赘述。可 根据q
min
＝t
max
·
(η-1)
·
qr计算得到的最小允许存量q
min
在保证突发事件用水的 前提下，使得存储的清水尽可能被用完，从而减少水的浪费。
[0157]
请一并参看图4，在本发明的又一个具体实施方式中，一种地下水处理系统 系统10，包括：水处理单元100、供水单元200、计时装置300及控制单元400。
[0158]
所述水处理单元100用于处理地下水，得到清水；所述水处理单元100设 置有用于使所述水处理单元100开始运行或停止运行的第一控制件。
[0159]
所述供水单元200连接所述水处理单元100，用于接收所述清水，并将清水 供给用户。所述供水单元200设置有用于检测清水水量的第一传感件。
[0160]
所述计时装置300所述用于记录所述供水单元的清水的存储时长。
[0161]
所述控制单元400包括：通讯模块410、第一判断模块420、第二判断模块 430、第三判断模块440及指令生成模块450。
[0162]
所述通讯模块410通讯连接所述计时装置300、所述第一传感件及所述第一 控制件，用于获取所述计时装置300反馈的当前清水存储时长t，获取第一传感 件反馈的当前清水存量q；所述通讯模块410还用于输出第一作业指令及第二作 业指令。
[0163]
所述第一判断模块420用于判断当前清水存储时长t是否大于或等于最大 允许时长t
max
。
[0164]
所述第二判断模块430用于判断当前清水存量q是否小于或等于最小允许 存量qmin
。
[0165]
所述第三判断模块440用于判断当前清水存量q是否大于或等于最大允许 存量q
max
；
[0166]
所述指令生成模块450用于根据所述第一判断模块420、所述第二判断模块 430、所述第三判断模块440的判断结果，生成第一作业指令和第二作业指令。
[0167]
作为优选，所述控制单元400还包括最大允许存量获模块460，用于获取所 述供水单元的清水的最大允许存量q
max
。
[0168]
作为优选，所述控制单元400还包括最小允许存量获模块470，用于获取所 述供水单元的清水的最小允许存量q
min
。
[0169]
作为优选，所述控制单元400还包括修正模块480，用于对最大允许存量 q
max
和/或最小允许存量q
min
进行修正。
[0170]
上述控制单元400由计算机硬件及相关的计算机软件组成，相关计算机硬 件和软件的作业逻辑及工作过程参考上文对地下水处理方法的描述，此处不再 赘述。
[0171]
所述第一控制件可以是机泵电机、调节阀、切断阀或继电开关中的一种或 多种，以能够切断水源供应或能够使所述水处理单元100中的供水设备停止工 作。所述第一传感件可以是液位传感器或压力传感器中的一种。在一具体实施 方式中，所述水处理单元100包括第一汲水泵110，所述第一汲水泵110用于汲 取地下水。所述供水单元200包括清水储槽210，所述清水储槽210上设置液位 传感器211，所述液位传感器211与所述第一汲水泵110的电机分别与所述控制 单元400的通讯模块通讯连接。
[0172]
地下水由所述第一汲水泵110汲取，并经过所述水处理单元100处理后， 进入所述清水储槽210存储。随着所述清水储槽210内的清水被供给农村居民 使用，液位降低，当所述液位传感器211检测得到所述清水储槽210的液位低 于最小允许存量q
min
时，所述第一汲水泵110开启，使得所述水处理单元100的 相关设备运行，对地下水进行处理并存储于所述清水储槽210中。当所述液位 传感器211检测得到所述清水储槽210的液位高于最大允许存量q
max
时，所述第 一汲水泵110停止运行，并使得所述水处理单元100的停止运行。
[0173]
值得说明的是，所述清水储槽210的规模应该设置为能够满足所覆盖的农 村居民正常情况下，一段时间的供水量。例如，所述清水储槽被设计为能够满 足所覆盖的农村居民正常情况下10天的用水量
[0174]
在一个优选实施方式中，为保证农村居民用水安全，所述供水单元200还 包括第一供水泵220，所述第一供水泵220的出口端设置第一出水管221，所述 第一出水管221用于向用户供水，所述第一出水管221上设置第一切断阀222。 所述第一供水泵220的出口端还设置排水管223，所述排水管223上设置第二切 断阀224。
[0175]
所述清水储槽210内存储的清水通过所述第一供水泵220，经由所述第一出 水管221向农村居民用户供水。可以是直接供给至农户，也可以通过水塔或高 位水槽间接供水。在一些情况下，当所述清水储槽210的液位低于最小允许存 量q
min
时，则暂时关闭第一切断阀222，暂停对农村居民供水，同时打开所述第 二切断阀224，通过排水管223将所述清水储槽210内剩余的底水排出，以防止 水被长时间存储变质，影响农村居民饮水安全。水被排空后，打开所述第一切 断阀222，关闭所述第二切断阀224，重新制水并恢复供水。
[0176]
所述控制单元400与所述第一切断阀222、所述第二切断阀224通讯连接。 例如，当
所述清水储槽210被清空时，所述计时装置300清零，当所述清水储 槽210的液位高于最大允许存量q
max
时，所述计时装置300重新开始记时。当所 述记时装置300记录的时长超过最长允许时间时，不论此时所述清水储槽210 的液位如何，均暂时关闭第一切断阀222，暂停对农村居民供水，同时打开所述 第二切断阀224，通过排水管223将所述清水储槽210内剩余的底水排出，以防 止水被长时间存储变质，影响农村居民饮水安全。水被排空后，打开所述第一 切断阀222，关闭所述第二切断阀224，重新制水并恢复供水。
[0177]
作为优选，为防止所述清水储槽210内的清水排放造成浪费，所述水处理 单元100还包括中水储槽120，所述排水管223连接所述中水储槽120。所述清 水储槽210的槽底剩余的清水或者存储时长超过最大时长阈值的清水，被优先 排入所述中水储槽120中，以备他用。
[0178]
进一步地，所述排水管223还连接用于供给地下水的地下水井20。在所述 中水储槽120不能接纳剩余的清水的情况下，所述清水储槽210中的剩余的清 水被排入地下水井20中进行回收利用，从而防止水被浪费。
[0179]
在一个优选的实施方式中，所述水处理单元100还包括依次连接的第一混 合器130、斜管沉淀池140、至少一个多介质过滤器150、至少一个膜过滤器160 及第二混合器170，所述第一混合器130的进料端连接所述第一汲水泵110的出 料端，且设置有絮凝剂储罐131。所述第二混合器170的出口端连接所述清水储 槽120，且所述第二混合器170的进料端设置有消毒剂储罐171。
[0180]
地下水经所述第一汲水泵110汲取，首先经过所述第一混合器130，并通过 所述絮凝剂储罐131向地下水中加入絮凝剂(如聚合氯化铝等)。地下水和絮 凝剂经所述第一混合器130充分混合后，进入所述斜管沉淀池140进行沉淀。 所述斜管沉淀池140的出水依次经过至少一个多介质过滤器150，过滤除杂后， 进入至少一个所述膜过滤器160进一步除杂脱盐。经所述膜过滤器160处理得 到的水经过第二混合器170，与来自所述消毒剂储罐171的消毒剂(如液氯)充 分混合消毒后，进入所述清水储槽210中，存储并供给农村居民使用。
[0181]
作为优选，所述斜管沉淀池140的出水端与多个多介质过滤器150具有高 度差，水可在重力作用下，自流经过所述多介质过滤器150进行过滤，以保证 过滤的洁净度。在所述多介质过滤器150的出料端设置第一增压泵151，以满足 所述膜过滤器160的进水要求。
[0182]
在一个优选的实施方式中，所述中水储槽120设置有中水出料泵121，所述 中水出料泵121的出口端连接所述多介质过滤器150、所述膜过滤器160中至少 一个的反冲洗水的进料端。
[0183]
当所述多介质过滤器150、所述膜过滤器160需要反冲洗时，采用存储于所 述中水储槽120的中水对多介质过滤器150、所述膜过滤器160进行反冲洗，以 提高水的利用率。
[0184]
进一步的，所述多介质过滤器150、所述膜过滤器160的反冲洗水的出料端 连接所述斜管沉淀池140的进料端。所述多介质过滤器150、所述膜过滤器160 的反冲洗水进入所述斜管沉淀池140，进行二次处理利用，减少水的浪费。
[0185]
进一步的，所述第二混合器170的出口端还连接所述中水储槽120。每次所 述水处理单元100运行前期或后期或遇到运行不稳定的时间，所述水处理单元 100的出水水质不能满足要求，此时，所述水处理单元的出水被排入所述中水储 槽120中，以备他用。
[0186]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对
本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有 的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。