[發明專利]基于協調算法的灌區渠系實時配水方法

有效

• 申請號: 201711088713.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107808253B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 莊佳寶;單森華;徐能通
• 申請（專利權）人: 四創科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了基于協調算法的灌區渠系實時配水方法，包括步驟1）根據灌區用水戶的用水需求進行需水計劃的上報；2）當灌區總水量＜用水戶需水量總和時，建立實時配水調度模型；3）構建哈密頓函數求出各用水戶分配水量的最優解；4）根據最優解，對各用水戶所分配的流量和閘門開度進行調度。本發明提高水量調度的準確性和及時性，也提高了水資源的有效利用率。

技術領域

本發明涉及灌溉領域，具體涉及基于協調算法的灌區渠系實時配水方法。

背景技術

灌區供水以農業灌溉用水為主，兼有生活供水、工業用水和生態補水，灌區渠系是由干渠、支渠、斗渠等輸水渠道組成，向農田區域進行輸水灌溉。傳統的配水調度多數局限在經驗調度的方式，未能解決實際配水流量及需水流量前提下的配水調度，容易造成水資源浪費、配水調度不及時等問題，主要體現在：憑經驗進行配水調度，水量調度準確性較低，容易造成水資源浪費；假定條件下進行水資源的配水調度，不能結合實際的渠系水資源情況進行有效的調度，造成配水調度不及時；水資源有限時，無法有效的協調生活、生產及農業灌溉水資源的有效分配。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提出一種基于協調算法的灌區渠系實時配水方法，提高了配水調度的及時性，促進農業灌溉引水、生活供水、工業用水等方面的協調發展。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

基于協調算法的灌區渠系實時配水方法，包括以下步驟：

步驟S1：根據灌區用水戶的用水需求進行需水計劃的上報，根據干、支、斗三級渠道水利用系數和田間水利用系數計算灌區用水戶需水量，所述灌區用水戶包括生活供水、農業灌溉配水和工業用水；

步驟S2：當灌區總水量≥用水戶需水量總和時，直接按照用水戶需水量進行調配；

步驟S3：當灌區總水量＜用水戶需水量總和時，建立實時配水調度模型，所述配水調度模型的非線性離散時間系統狀態方程如下：

x_i(k+1)＝f_i(x_i(k),u_i(k),z_i(k),k)

x_i(0)＝x_i0

其約束條件如下：

目標函數如下：

其中，x_i(0)是第i個用水戶的初始流量狀態，x_i是n_i維用水戶的流量狀態向量，u_i是m_i維用水戶閘門開度向量，z_i是各用水戶之間的r_i維相互影響向量，H_ij為第i個用水戶對所在渠系等級j的影響；k是用水戶的時間狀態量，N_f是未來某一時刻的時間狀態量，N是用水戶的數量，h_i是用水戶在N_f時刻狀態下對干渠水量分配影響程度的關系函數，g_i是用水戶在k時刻狀態下對支渠水量分配影響程度的關系函數；

步驟S4：利用步驟S3構建的目標函數建立拉格朗日函數，在拉格朗日函數中引入共態變量，構建哈密頓函數求出各用水戶分配水量的最優解；

步驟S5：根據步驟S4得到的最優解，對各用水戶所分配的流量和閘門開度進行調度，實現灌區實時配水調度。

進一步地，所述步驟S1中灌區用水戶的需水量預測計算方法如下：農業灌溉配水需水量預測：