[發明專利]一種基于克里金插值水庫水位-庫容實時計算方法

有效

• 申請號: 201710835269.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107657099B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 湯正陽;張雅琦;程建;葛文波;劉志武;張軍;樊啟萌;劉煜;徐波
• 申請（專利權）人: 中國長江電力股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E02B1/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種基于克里金插值水庫水位?庫容實時計算方法，利用水庫建設時期設計方提供的大尺度的水位?庫容曲線數據為樣本數據，通過實測的實時水位數據，采用克里金插值方法計算得出實時的庫容數據，本發明方法可以反映出水庫水位和庫容非單調復雜關系，與傳統方法進行庫容復核結果相比誤差較小，可以應用于生產實際。

技術領域

本發明涉及混流式水輪機下尾水管的裝置，屬于水輪機尾水管輔助檢修裝置領域。

背景技術

水庫的庫容是水利樞紐設計與運行管理的重要參數之一，而庫容無法直接測量獲得，需要根據對應水庫水位量算得到。水庫的水位-庫容間關系是非線性的。在水庫建設的論證、設計階段，會根據相應的航測地形圖等資料量算得到水位庫容結果，如三峽庫容計算成果是由長江委利用國家測繪局的1：50000航測地形圖利用求積儀量算庫容的基礎上綜合分析形成的，而且這些庫容數據都是根據水位分段計算和繪制的，比如三峽的庫容數據為5米至10米的水位間隔計算得來。如何根據實時的水位計算得出相應的庫容數據是一直困擾水庫調度和預報業務人員的一個難題，傳統方法根據水庫設計方提供的大尺度的水位-庫容曲線，通過實時觀測的水位采用臨近線性插值方法計算獲得對應的庫容，但該方法計算獲得庫容數據精度不高。鑒于此，有必要尋求一種可以根據實時的水庫壩前水位換算得出實時的水庫庫容的計算方法，方便了解實時的庫容變化情況，并制定相應的水庫調度方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于克里金插值水庫水位-庫容實時計算方法，該方法能夠快速、準確的根據當前實時水位計算得出當前水庫的庫容。

為了實現上述的技術特征，本發明的目的是這樣實現的：一種基于克里金插值水庫水位-庫容實時計算方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟1：將樣本數據按照數據間距離進行分組，根據設計院提供的死庫容水位、防洪最高的警戒水位以及中間多個特征水位對應的庫容數據，根據這些樣本數據計算這些數據點間的距離，然后根據計算所得的數據點的距離的大小進行排序，并按照距離值進行分組；

步驟2：計算獲得不同距離值對應的變差函數值，變差函數跟樣本數據間的距離變量存在一定的關系，將步驟1獲得分組距離值，根據變差函數算出不同距離值對應的變差函數的值，并組成系數矩陣，其中，變差函數計算公式：

式中：x_i為區域上的一系列觀測點；h為滯后距；n(h)為滯后距為h的樣本點總數；z(x_i)為z是觀測點x_i的區域化變量屬性值；r^*(h)為距離h對應的變差函數值；

步驟3：求解變差函數模型，根據步驟2獲得的不同距離以及對應的變差函數值，選擇相應的變差函數理論模型(一般采用球狀模型)計算得出變差函數的表達式：

其中球狀模型的公式為：

式中：γ(h)為變差函數；h為滯后距；C₀為塊金常數；C為拱高；C₀+C為基臺值；a為變程；

步驟4：求解相應克里金方程，將步驟1獲得的樣本數據輸入步驟3變差方程獲得變差值，將該變差值與步驟1的樣本數據輸入克里金方程組，計算得出相關系數；

其中克里金方程組為：

式中：λ_i為權重系數；C(x_i,x_j)是是Z(x_i)和Z(x_j)的協方差函數；

步驟5：輸入實時的水位數據，將實時數據輸入步驟4獲得克里金方程組，采用交叉驗證的方法進行迭代計算，獲得最小克里金均方差的值，也即所對應的庫容。