[發明專利]魚類棲息地保護的梯級水庫水電站群調度控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710666874.4
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107506909B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 聞昕;張昕怡;丁紫玉;雷曉輝;顏敏
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

1.一種多河段魚類棲息地保護的梯級水庫水電站群調度控制系統，其特征在于：包括信息收集模塊、數據監測模塊、棲息地模擬模塊、調度模擬模塊與實時調控模塊，其中：

所述信息收集模塊用于采集流域內水利工程基本參數、生態保護目標，通過與梯級水庫水電站控制中心以及所涉及到的工程運行管理部門的信息交互系統實現信息收集，形成河流的水力學要素數據庫及生境適宜性曲線，為其他模塊做信息基礎；

所述數據監測模塊用于實現自動實時獲取流域內的水文、生態信息，為實現生態優化調度提供數據基礎，通過布置監測設備實現數據的實時監測、傳輸，對系統內信息進行實時整合與修正；

所述棲息地模擬模塊是基于物理棲息地模型，通過模型計算獲得各河段多種魚類棲息地的生態流量，作為的生態需求，為生態優化調度模型的構建提供各河段的生態目標和約束條件信息；具體的，所述棲息地模擬模塊由水力學單元和棲息地單元構成，在信息收集模塊和數據監測模塊正常運行后啟動并進行運算；其中，水力學單元是調用水力學模型用于模擬不同流量條件下的流速、水深分布的水動力要素；棲息地單元是根據水力學單元的模擬結果，基于物理棲息地模型，計算各河段不同流量下的加權可利用面積WUA，建立流量－WUA的關系曲線，為調度模擬模塊的生態流量的確定提供信息；水力學單元中的水力學模型調用，是根據研究河流的實際情況和特點，特別是結合信息收集模塊中的河流的水力學要素數據庫，采用已知信息滿足參數要求的模型，模擬不同流量條件下的流速、水深分布，通過判斷信息模塊的參數情況，調用合適的水力學模型；

所述調度模擬模塊是基于棲息地模擬模塊的結果，進行系統生態優化調度模型的構建和求解，模擬在各河段多種魚類棲息地的不同生態保證率條件下的優化調度，為在梯級水庫水電站群的實際調度中合理的多目標決策提供支持；

所述實時調控模塊是將調度模擬模塊模擬結果提供給決策者作決策參考，決策者確定各河段目標魚類棲息地保護的生態保證率水平，制定多河段魚類棲息地保護的梯級水庫水電站群調度方案，并且通過該模塊發揮通訊功能。

2.如權利要求1所述的多河段魚類棲息地保護的梯級水庫水電站群調度控制系統，其特征在于：所述信息收集模塊包括工程參數單元和生態信息單元；其中，工程參數單元用于獲取目標流域內梯級水庫系統的基本信息數據，包括水利工程個數、地理位置、調度準則、工程參數，其中工程參數包括系統中水庫、泵、閘等過流能力值q，水庫初末庫容限制V，水庫的正常蓄水位Z_正、防洪限制水位Z_防、死水位Z_死，湖泊以及水庫容積-水位關系曲線S～Z，水庫下游水位-下泄流量關系曲線Z～Q信息，水庫發電機組出力約束值N，來水量W，從而構建河流的水力學要素數據庫；生態信息單元獲取敏感生態系統的歷史資料，確定各河段目標魚類及魚類特征信息，同時獲取各目標魚類棲息地生態環境需求的信息，重點用以下形式的內容進行概化：棲息地適宜性指標與水速、水深要素之間的函數關系，各敏感河段的最小自然流量，從而繪制各河段的生境適宜性曲線。

3.如權利要求1所述的多河段魚類棲息地保護的梯級水庫水電站群調度控制系統，其特征在于：所述數據監測模塊由監測層與綜合層這兩層架構而成；其中，監測層包括水文監測單元、生態監測單元，由各種實時數據采集與監測終端構成；綜合層是實現對監測層中水文監測單元和生態監測單元的實時水文、生態數據與信息收集模塊中現有數據之間的綜合，更新并豐富水力學要素數據庫數據，根據最新生態數據信息重新繪制生境適宜性曲線，并將綜合結果輸入到信息收集模塊中，從而實現信息數據的實時整合與修正；

所述監測層包括水文監測單元、生態監測單元；其中，水文監測單元采用固定監測斷面與生態重點監測斷面相結合的方式，在河道里安置若干水文監測設備，獲取流速、水深、水量、河床斷面形狀的水文水動力要素信息；生態監測單元是在生態保護關鍵區域內固定點與移動點對目標魚類進行多參數監測，獲取魚類繁衍、生長的實時生態信息。