B题 降雨系统和灰水系统的运作和设计
这是一道学校校赛的B题,看到网上没有说这道题的,我来分享一下我们的解题思路和代码结果。
题目网上都有,我就不再贴出来了。
首先我们来看任务一:
在该问题中,要求估计三月降雨量分布中三个参数p3 , m3和λ3 的值并精确到两位有效数字。
附任务一代码:
a = @(k,x)((k.^(5.67.*k))./gamma(5.67.*k)).*x.^(5.67.*k-1).*exp((-k).*x); c=@(k)(1./0.09).*((integral(@(x)a(k,x),0,10.9)-0.1)^2); d=@(k)(1./0.25).*((integral(@(x)a(k,x),0,36.9)-0.5)^2); e=@(k)(1./0.09).*((integral(@(x)a(k,x),0,99.2)-0.9)^2); feq=@(k)(c(k)+d(k)+e(k)); [k,fval]=fminbnd(feq,0,1);
任务二:
要求基于所给的四个原则模拟一个四口之家的一个降雨箱和灰水箱的运作。请估计每年平均节约的用水量。你能否设计另外一种方法用来估计每年节约的用水量。
我们根据题目要求分别设出每日冲洗厕所及灌溉花园的总用水量,并利用MATLAB模拟日降雨量及日灰水量的变化曲线,计算每日储水量。.通过比较每日总用水量和每日总储水量的大小建立约束条件,分两种情况讨论:
1.当总用水量小于总储水量时,每日的节水量大小等于总用水量的大小;
2.当总用水量大于总储水量时,每日的节水量大小则为储水量的大小。再根据已知条件分别由这两种情况下的日平均节水量建立年平均节水量的数学模型,计算最终的年平均节水量。
由于我们组算的是收集的雨水和灰水足够满足冲厕所和花园的用量,所以每年平均节约的用量就是用掉的雨水和灰水的量。
用MATLAB程序累计两水箱一年内用掉的水,即可得到每年平均节约的水量为54061.33升。
附任务二代码:
month=[31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31]; p=[8.4 7.5 9.4 11.8 14.6 15.4 16.1 16.1 14.9 14.2 11.8 10.4]./month; temp=[25.9 25.8 23.9 20.3 16.7 14.1 13.5 15 17.2 19.7 22 24.2]./15.*200; m=[0.38 5.48 0.30 0.14 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.18]; z=[0.067 0.8559 0.0555 0.0285 0.0026 0.0031 0.0034 0.0032 0.0026 0.0021 0.002 0.0307].^-1;%z是另一个参数的倒数 rain=[];WC=[];grey=[]; greywater=0;rainwater=0;%灰水箱和雨水箱 for i=1:12 rain=[rain binornd(1,p(i),1,month(i)).*gamrnd(m(i),z(i),1,month(i))];%日降雨量 for j=1:month(i) grey=[grey 35*4+binornd(8,0.125)*35];%日灰水 WC=[WC binornd(15,0.8)*5];%日厕所用水 end End 每日分析 month=[31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31]; p=[8.4 7.5 9.4 11.8 14.6 15.4 16.1 16.1 14.9 14.2 11.8 10.4]./month; temp=[25.9 25.8 23.9 20.3 16.7 14.1 13.5 15 17.2 19.7 22 24.2]./15.*200; m=[0.38 5.48 0.30 0.14 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.18]; z=[0.067 0.8559 0.0555 0.0285 0.0026 0.0031 0.0034 0.0032 0.0026 0.0021 0.002 0.0307].^-1;%z是另一个参数的倒数 greywater=0;rainwater=0;%灰水箱和雨水箱 for i=1:12 rain=binornd(1,p(i),1,month(i)).*gamrnd(m(i),z(i),1,month(i));%日降雨量 for j=1:month(i) grey=35*4+binornd(8,0.125)*35;%日灰水 WC=binornd(15,0.8)*5;%日厕所用水 end end
至于设计另外一种方法用来估计每年节约的用水量。我们组没有想出来,不过答辩的时候有听到别的组的想法,你们可以试一下,他们是通过极值法的思想,讨论在理想情况下,冲洗厕所及灌溉花园所使用的水全部来自生活用水或全部来自系统储水,这两种极端情况下的总用水量,二者之差即为年平均节水量的值。
最后我们来看任务三:
根据已建立的模型选择安装的系统,并分别给出每年平均节约50,000升和60,000升费用最少的方法。
由于雨水箱成本较低,因此优先使用雨水。如果雨水量足够用来浇花园和冲厕所,那么我们大可只安装雨水箱。否则的话,按照理想模型进行分析,冲厕所的节水量为灰水量,花园节水
量为雨水量。根据使用量的多少来分析安装多少升和多少个。
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