一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测方法，弥补了监测时间和空间的不足，可以模拟和预测不同雨型、节制闸不同引排水流量、不同降雨雨型下污染物输出规律特征等多参数条件下河道断面水质浓度变化情况。包括如下步骤：S1.构建河网水环境数学模型；S2.确定预测污染物；S3.将节制闸引排水条件、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型中；S4.确定污染物对河道断面的影响程度；S5.确定污染物对河道断面水质影响的预测方案；S6.基于建立的河网水环境数学模型对不同雨型、不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行模拟，确定预测污染物对河道断面水质的影响程度。本发明具有一定的实用性，可为河道断面水质稳定达标提供科学依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预 测方法及装置，属于区域河流水环境治理技术领域。

背景技术

随着黑臭水体治理工作的大力推进，许多城市水体晴天消除了黑臭，但伴随而来的是雨天河道黑臭。城市水体雨天返黑、返臭、返劣已成为河道水体治理和水环境质量提升的瓶颈，排水口雨天出流污染成为城市水体“下雨就黑”或“下雨就超标”的根本原因。

加强排口管理，提高排水管网质量，削减雨天溢流污染负荷，是达成水环境质量改善目标，促进水环境质量巩固提升的重要举措。

然而野外监测在时间和空间上有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于水环境数学模型 的入河污染物削减及河道断面水质预测方法及装置，可模拟和预测不同雨型、 节制闸不同引排水流量、不同降雨雨型下污染物输出规律特征等多参数条件下 河道断面水质浓度变化情况，从而为河道断面水质稳定达标提供科学依据。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测方法，包括以下步骤：

确定研究区域的预测污染物；

获取研究区域的引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息，并将所述引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型得到水动力和水质模拟结果；

将所述水动力和水质模拟结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度；

在已构建水环境数学模型中设置不同降雨条件下泵站排水和泵站排水水量，将模型运行结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定不同雨型下节制闸引排水与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案；

基于建立的研究区域河网水环境数学模型对不同雨型不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行全面模拟，确定所述研究区域的预测污染物对河道断面水质的影响程度，即预测水质结果。

进一步的，所述河网水环境数学模型的水动力模型计算采用描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流，模型水动力计算模型计算公式如下：

式中：Q为流量；x为沿水流方向空间坐标；b为调蓄宽度，指包括滩地在内的全部河宽；h为水位；t为时间坐标；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负；α为动量校正系数；A为主槽过水断面面积；g为重力加速度；C为谢才系数；R为水力半径；

所述河网水环境数学模型的水质模型计算采用一维对流扩散方程，模型水质计算模型计算公式如下：：

式中：x为沿水流方向空间坐标；t为时间坐标；Q为流量；C为物质浓度； A为主槽过水断面面积；D为纵向扩散系数；K为线性衰减系数；C2为源汇浓度； q为旁侧入流流量；

河道中存在大量的构筑物，而构筑物的调度操作对水力要素影响很大，因此不能忽视结构物调度的影响。水工建筑物包括闸孔出流型(如泄流闸)、越流型(如橡胶坝)、流量型(如泵)等，对水工建筑物运行可以设置复杂的调度规则，可依据河道某处的水位或流量、水位差或流量差、蓄水量、时间等数十种逻辑判断条件控制水工建筑物的运行。水工建筑物用于计算上、下游两个水位点(hpoint)之间的流量，通过水工建筑物的流量由上、下游水位以及建筑物本身参数(如：建筑物相关尺寸等)确定，可以简写为Q＝f(h)。由于水工建筑物的能量方程Q＝f(h)表达形式千差万别，更兼有涉及到不同流态下的表达式，这里只对其中一种进行描述。

为了保持与上述公式1中的水动力圣维南方程组离散格式的一致性和兼容性，水工建筑物处的Q＝f(h)离散后的形式如动量方程形式，即：

上式为水工建筑物能量方程的离散形式，将代替离散后圣维南方程组中的动量方程；

通过水工建筑物的流量离散格式如下：

对比上述两式，可得：

β

式中，α

进一步的，所述河网水环境数学模型的构建方法包括：

将内部河道进行概化，形成一个有河道、有节点的概化河网；

将天然河网进行合并、概化，概化河道为水平底坡、梯形断面，概化断面用底高、底宽和边坡三要素来描述；

所述河网水环境数学模型的水质边界条件在河网模型河流入流处设置；

建立河网水环境数学模型所需要的资料包括：研究区域水系图、河道地形数据、水工建筑物设计参数及调度运行规则、水文信息数据、泵站排水量及污染物浓度。

进一步的，确定研究区域的预测污染物的方法包括：

根据研究区域中重点河道监测断面的水质要求，以及现状情况下监测断面的主要超标因子，结合《地表水环境质量标准》，确定常规水质影响污染物。

进一步的，将所述引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型的方法包括：

将节制闸及泵站引排水流量作为内边界条件输入到河网水环境数学模型中，所需数据包括引排水流量及时间；

将闸泵调度情况作为可控水工建筑物输入到河网水环境数学模型中，所需数据包括可控水工建筑物的本身条件参数以及闸开启孔数、高度和时间，所述本身条件参数包括闸高度、宽度、开启速度；

将沿途泵站排出的各预测污染物信息以点源污染的形式输入到河网水环境数学模型中，所需数据包括基于时间序列的排水量及污染物排放浓度。

进一步的，计算得出的结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度的方法包括：

对水环境数学模型中水动力计算模型和水质计算模型中河道糙率及研究区域预测污染物降解系数进行率定和验证；

结合实际水文信息、闸泵调度情况、泵站排水量和排水浓度以及《地表水环境质量标准》，计算得出的结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度。

进一步的，确定不同雨型下节制闸引排水与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案的方法包括：

综合考虑降雨量、研究区域闸泵调度情况、节制闸引排水量、沿途泵站基于时间序列的排水量及污染物排放浓度来确定，其中降雨量分为6个等级，等级1小雨：24小时降雨量小于10mm，等级2中雨：24小时降雨量10～25mm，等级3大雨：24小时降雨量25～50mm，等级4暴雨：24小时降雨量大于50mm。

进一步的，确定所述研究区域的预测污染物对河道断面水质的影响程度的方法包括：

通过将节制闸引排水数据、研究区域中闸泵启闭状态数据、河道水文信息、泵站排水量及污染物浓度输入到河网水环境数学模型中，所述河网水环境数学模型自动运行计算得出水动力和水质模拟结果；

根据模型的水质模拟结果，确定污染物对河道断面的影响程度及时间。

第二方面，本发明实施例提供一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测装置，所述装置包括：

污染物确定模块：用于确定研究区域的预测污染物；

计算模块：用于获取研究区域的引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息，并将所述引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型，计算得出水动力和水质模拟结果；

断面影响模块：用于计算得出的结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度；

预测方案模块：用于在已构建水环境数学模型中设置不同降雨条件下泵站排水和泵站排水水量，将模型运行结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定不同雨型下节制闸引排水与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案；

输出模块：用于基于建立的研究区域河网水环境数学模型对不同雨型不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行全面模拟，确定所述研究区域的预测污染物对河道断面水质的影响程度，即预测水质结果。

第三方面，本发明提供一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明公开一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测方法，旨在模拟和预测不同雨型、节制闸不同引排水流量、不同降雨雨型下污染物输出规律特征等多参数条件下河道断面水质浓度变化情况，从而为河道断面水质稳定达标提供科学依据。本发明弥补了监测时间和空间的不足，可以模拟和预测不同雨型、节制闸不同引排水流量、不同降雨雨型下污染物输出规律特征等多参数条件下河道断面水质浓度变化情况。

附图说明

图1是水工建筑物在计算网格点中位置；

图2为小雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图3为中雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图4为大雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图5为暴雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图6为节制闸排水小雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图7为节制闸排水中雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图8为节制闸排水大雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图9为节制闸排水暴雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图10为南京水系图；

图11为外秦淮河调水图；

图12为本发明的操作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

本实施例提供一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测方法，包括以下步骤：

步骤S1.构建河网水环境数学模型，为了便于计算，首先必须将内部河道进行概化，形成一个有河道、有节点的概化河网。将天然河网进行合并、概化，概化河道为水平底坡、梯形断面，概化断面用底高、底宽和边坡三要素来描述；由于水动力边界条件可以分为流量边界和水位边界两类，因此外河道也分为两类，一类为具有流量型边界条件的河道，一类为具有水位型边界条件的河道；水质边界条件在河网模型河流入流处设置，模型搭建成功用于下述步骤的计算；

步骤S2.通过查阅近期研究区域水环境调研数据，确定研究区域预测污染物；

步骤S3.将引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型，通过S1构建的水环境数学模型自动计算得出水动力和水质模拟结果；

步骤S4.通过S3步骤中水环境数学模型自动计算得出的结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度；

步骤S5.在已构建水环境数学模型中设置不同降雨条件下泵站排水和泵站排水水量，将模型运行结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定不同雨型下节制闸引排水与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案；

步骤S6.基于建立的研究区域河网水环境数学模型对不同雨型不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行全面模拟，确定步骤S2中确定的研究区域预测污染物对河道断面水质的影响程度；

具体的，所述S1步骤中建立的河网水环境数学模型中水动力模型计算采用描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流，模型水动力计算模型计算公式如下：

式中：Q为流量；x为沿水流方向空间坐标；b为调蓄宽度，指包括滩地在内的全部河宽；h为水位；t为时间坐标；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负；α为动量校正系数；A为主槽过水断面面积；g为重力加速度；C为谢才系数；R为水力半径。

具体的，所述S1步骤中建立的河网水环境数学模型中水质模型计算采用一维对流扩散方程，模型水质计算模型计算公式如下：：

式中：x为沿水流方向空间坐标；t为时间坐标；Q为流量；C为物质浓度； A为主槽过水断面面积；D为纵向扩散系数；K为线性衰减系数；C2为源汇浓度； q为旁侧入流流量。

具体的，所述S1步骤中建立的河网水环境数学模型中可控水工建筑物用于计算上、下游两个水位点(hpoint)之间的流量也就是水工建筑物被安置在计算网格点的流量点处，通过水工建筑物的流量由上、下游水位以及建筑物本身参数(如：建筑物相关尺寸等)确定。即河网模型中水工建筑物如闸、泵的流量是由上下游的水位确定的。

河道中存在大量的构筑物，而构筑物的调度操作对水力要素影响很大，因此不能忽视结构物调度的影响。水工建筑物包括闸孔出流型(如泄流闸)、越流型(如橡胶坝)、流量型(如泵)等，对水工建筑物运行可以设置复杂的调度规则，可依据河道某处的水位或流量、水位差或流量差、蓄水量、时间等数十种逻辑判断条件控制水工建筑物的运行。水工建筑物用于计算上、下游两个水位点(hpoint)之间的流量，通过水工建筑物的流量由上、下游水位以及建筑物本身参数(如：建筑物相关尺寸等)确定，可以简写为Q＝f(h)。由于水工建筑物的能量方程Q＝f(h)表达形式千差万别，更兼有涉及到不同流态下的表达式，这里只对其中一种进行描述。

为了保持圣维南方程组离散格式的一致性和兼容性，水工建筑物处的Q＝f(h) 离散后的形式如动量方程形式，即：

上式为水工建筑物能量方程的离散形式，将代替离散后圣维南方程组中的动量方程。另外，通过水工建筑物的流量离散格式如下：

对比上述两式，可得：

β

具体的，所述S1步骤中建立的河网水环境数学模型所需要的资料包括：研究区域水系图、河道地形数据、水工建筑物设计参数及调度运行规则、水文信息数据、泵站排水量及污染物浓度。

具体的，所述S2步骤中预测污染物的确定步骤如下：根据研究区域中重点河道监测断面的水质要求，以及现状情况下监测断面的主要超标因子，结合《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)，确定常规水质影响污染物。

具体的，所述S3步骤中节制闸及泵站引排水流量作为内边界条件输入到模型中，所需数据包括引排水流量及时间；闸泵调度情况作为可控水工建筑物输入到河网模型中，所需数据包括可控水工建筑物本身条件参数，如闸高度、宽度、开启速度等，所需数据还包括闸开启孔数、高度和时间；沿途泵站排水以点源污染的形式输入到模型中，所需数据包括基于时间序列的排水量及污染物排放浓度。

具体的，所述S4步骤之前还需要对水环境数学模型中水动力计算模型和水质计算模型中河道糙率及研究区域预测污染物降解系数等参数进行率定和验证；所述S4步骤中确定污染物对河道断面的影响程度应结合实际水文信息、闸泵调度情况、泵站排水量和排水浓度以及《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)来确定。

具体的，S5步骤中确定污染物对河道断面水质影响的预测方案需综合考虑降雨量、研究区域闸泵调度情况、节制闸引排水量、沿途泵站基于时间序列的排水量及污染物排放浓度等因素来确定，其中降雨量分为6个等级，等级1小雨：24小时降雨量小于10mm，等级2中雨：24小时降雨量10～25mm，等级 3大雨：24小时降雨量25～50mm，等级4暴雨：24小时降雨量大于50mm。

具体的，S6步骤中确定预测污染物对河道断面水质的影响程度的方法为：通过将节制闸引排水数据、研究区域中闸泵启闭状态数据、河道水文信息、泵站排水量及污染物浓度输入到模型中，模型根据上述公式1-公式5自动运行计算水动力(水位、流量)和水质(研究区域预测污染物浓度)，根据模型的水质模拟结果，确定污染物对河道断面的影响程度及时间。模型会自动运行处理计算的，可以看到水质达标水质标准浓度所需要的时间。

具体的，以秦淮河某断面A为例，阐述本发明的具体实施步骤：

S1.构建河网水环境数学模型；

南京市水系分布如附图1所示。秦淮河水系有南北两源，在东山桥处分成秦淮新河和外秦淮河分别注入长江。外秦淮河的调配水方式：采用“六闸联动”和“分时调水”两种方式进行。“六闸联动”是指利用秦淮河流域已建成的天生桥闸、武定门闸、秦淮新河枢纽、莲花闸、南河闸和三汊河河口闸组成一个集中控制系统，根据长江下关水位(高潮位)的高低，对六闸实行统一调度，通过多种调水方式补水实现向外秦淮河调水。分时调水主要是指汛期利用雨洪资源及石臼湖和秦淮河流域水位差自流引水，非汛期利用秦淮新河枢纽泵站提引水，如附图2所示。通过以上措施，改善了秦淮河及主城区水质。

河网水环境数学模型中水动力模型计算采用描述明渠一维非恒定流的圣维南方程组，包括连续性方程和动量方程，并补充考虑了漫滩和旁侧入流：

式中：Q为流量；x为沿水流方向空间坐标；b为调蓄宽度，指包括滩地在内的全部河宽；h为水位；t为时间坐标；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负；α为动量校正系数；A为主槽过水断面面积；g为重力加速度；C为谢才系数；R为水力半径。

河网水环境数学模型中水质模型计算采用一维对流扩散方程：

式中：x为沿水流方向空间坐标；t为时间坐标；Q为流量；C为物质浓度； A为主槽过水断面面积；D为纵向扩散系数；K为线性衰减系数；C2为源汇浓度； q为旁侧入流流量。

对流扩散方程的数值解法与水动力方程组类似，采用六点隐式差分格式求解，最后求解采用Thomas追赶法。

河网水环境数学模型中可控水工建筑物用于计算上、下游两个水位点 (hpoint)之间的流量，如下图1所示。

为了保持圣维南方程组离散格式的一致性和兼容性，水工建筑物处的Q＝f(h) 离散后的形式如动量方程形式，即：

上式为水工建筑物能量方程的离散形式，将代替离散后圣维南方程组中的动量方程。另外，通过水工建筑物的流量离散格式如下：

对比上述两式，可得：

β

S2.确定预测污染物；

由于秦淮河某断面A水质要求为稳定达到III类水标准，近年来氨氮时有超 III类水标准的情况，下雨天情况更甚，因此结合《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)，确定常规水质影响污染物为氨氮。

S3.将引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型；

节制闸及泵站引排水流量作为内边界条件输入到模型中，所需数据包括闸/ 泵引排水流量及时间；闸泵调度情况作为可控水工建筑物输入到河网模型中，所需数据包括可控水工建筑物本身条件参数，如闸高度、宽度、开启速度等，所需数据还包括闸开启孔数、高度和时间；沿途泵站排水以点源污染的形式输入到模型中，所需数据包括基于时间序列的排水量及污染物排放浓度。

表1节制闸及泵站引排水流量

表2沿途泵站排水量及排水浓度

S4.确定污染物对河道断面的影响程度；

S4步骤之前还需要对水动力计算模型和水质计算模型进行参数的率定和验证；同时所述S4步骤中确定污染物对河道断面的影响程度应结合实际水文信息、闸泵调度情况、泵站排水量和排水浓度以及《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)来确定。

表3 9月1日-7日断面A水质情况

S5.确定不同雨型下节制闸引排水流量与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案；

确定污染物对河道断面水质影响的预测方案需综合考虑降雨量、研究区域闸泵调度情况、节制闸引排水量、沿途泵站基于时间序列的排水量及污染物排放浓度等因素来确定。

①其中降雨量分为6个等级，等级1：24小时降雨量小于10mm，等级2： 24小时降雨量10～25mm，等级3：24小时降雨量25～50mm，等级4：24小时降雨量大于50mm。

②90％保证率设计水文条件和90％保证率不同雨型下不同泵站排水量和污染物排放浓度如下表：

表4不同雨型下泵站1、泵站2、泵站3平均排水量

表5不同雨型下泵站1、泵站2、泵站3污染物排放浓度

预测方案如下表所示：

表6节制闸引水时整治方案汇总表

表7节制闸排水时整治方案汇总表

S6.基于建立的河网水环境数学模型对不同雨型不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行模拟，确定预测污染物对河道断面水质的影响程度。

节制闸不同引水量条件下断面A水质模拟结果：

图1是水工建筑物在计算网格点中位置；

图2为小雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图3为中雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图4为大雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图5为暴雨时引水量与泵站排水、污染物浓度削减量对断面A的水质影响图；

图6为节制闸排水小雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图7为节制闸排水中雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图8为节制闸排水大雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图；

图9为节制闸排水暴雨时泵站排水浓度削减量对断面A的水质影响图。

实施例二：

本发明实施例提供一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测装置，所述装置包括：

污染物确定模块：用于确定研究区域的预测污染物；

计算模块：用于获取研究区域的引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息，并将所述引排水流量、闸泵调度情况及沿途泵站排出的各预测污染物信息输入河网水环境数学模型，计算得出水动力和水质模拟结果；

断面影响模块：用于计算得出的结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定污染物对河道断面的影响程度；

预测方案模块：用于在已构建水环境数学模型中设置不同降雨条件下泵站排水和泵站排水水量，将模型运行结果与研究区域重点考核断面、研究区域水功能区或河道水质达标标准对比，确定不同雨型下节制闸引排水与泵站排水对河道断面水质影响的预测方案；

输出模块：用于基于建立的研究区域河网水环境数学模型对不同雨型不同节制闸引排水与泵站排水条件下污染物的迁移扩散情况进行全面模拟，确定所述研究区域的预测污染物对河道断面水质的影响程度，即预测水质结果。

本实施例的装置可用于实现实施例一所述的方法。

实施例三：

本实施例提供一种基于水环境数学模型的入河污染物削减及河道断面水质预测装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行实施例一所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。