[發明專利]一種熱分層型水庫調度優化方法有效

申請號：	202011150067.5	申請日：	2020-10-23
公開（公告）號：	CN112347710B	公開（公告）日：	2021-08-03
發明（設計）人：	諸葛亦斯;譚紅武;東迎欣;曲德雙;王天亮;劉艷艷;石瑾斌;杜強;李國強;余曉;石浩洋;聶睿;李雙雙;梁曉旭;陳一迪	申請（專利權）人：	中國水利水電科學研究院;黑龍江省水利水電勘測設計研究院
主分類號：	G06F30/28	分類號：	G06F30/28;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G01N33/18;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
代理公司：	北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870	代理人：	李林合
地址：	100037 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種分層水庫調度優化方法
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【權利要求書】：

1.一種熱分層型水庫調度優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集水庫熱分層期間水質的監測數據，監測數據包括水庫年內各月的水溫、溶解氧濃度、葉綠素a濃度和氮濃度；

S2：利用監測數據分析熱分層期間溶解氧層化結構的變化特征；

S3：提取水庫熱分層期間溶解氧變化特征的控制因素；

S4：建立水庫三維水動力-水質模型；

S5：采用監測數據對三維水動力-水質模型進行校核；包括：

S51：將控制因素溫水溫、葉綠素a濃度、氮濃度輸入到三維水動力-水質模型的控制方程中；

S52：利用控制方程計算出模擬的熱分層期間水庫的溶解氧濃度；

S53：將模擬出的溶解氧濃度與實測的溶解氧濃度進行對比；

S54：若模擬的溶解氧濃度與實測的溶解氧濃度的誤差在設定的范圍內，則此控制方程能模擬水庫真實的溶解氧變化過程，

S55：反之，則不能模擬水庫真實的溶解氧變化過程，重復步驟S5，修改輸入控制方程的參數，再重復步驟S51-S53，直到控制方程能模擬水庫真實的溶解氧變化過程；

S6：利用三維水動力-水質模型的控制方程模擬不同水位、調度運行方式和抽水蓄能調度工況下熱分層缺氧的時間；

S7：根據缺氧時間的分布建立水庫的調度方案。

2.根據權利要求1所述的熱分層型水庫調度優化方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

S21：通過水庫年內各月的垂向水溫數據得到水庫的熱分層期；

S22：繪制熱分層期間水庫中溶解氧濃度垂向分布圖、葉綠素a濃度的垂向分布圖、水溫的垂向分圖和氮濃度的垂向分布圖；

S23：對比熱分層期間熱分層內溶解氧濃度與葉綠素a濃度分布、水溫分布和氮濃度分布的關系；

S24：得到熱分層期間溶解氧層化結構的變化特征。

3.根據權利要求1所述的熱分層型水庫調度優化方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

S31：若在熱分層期間，熱分層內溶解氧濃度隨葉綠素a的變化而波動，則水庫浮游植物繁殖影響溶解氧濃度變化，反之則水庫浮游植物繁殖不影響溶解氧濃度變化；

S32：若熱分層內溶解氧濃度隨水溫的變化而波動，則垂向水溫影響熱分層期間水庫垂向水動力分布，垂向水動力差異促進熱分層中各層溶解氧濃度變化，反之則垂向水溫不影響溶解氧濃度變化；

S33：若熱分層期間氮濃度隨溶解氧濃度變化而波動，則水庫中溶解氧濃度受氮滯留效應的影響，反之則溶解氧濃度不受水庫中氮滯留效應的影響。

4.根據權利要求3所述的熱分層型水庫調度優化方法，其特征在于，所述氮滯留效應的估算方法為：

S41：計算每年營養鹽總量的變化量：

ΔM＝M_end-M_init＝100V_end·C_end-100V_init·C_init，其中，M_end和M_init分別為水庫年末和水庫年初的營養鹽總量，單位為t；C_init和C_end分別為水庫年初和年末的營養鹽平均濃度，單位為mg/L；V_init和V_end分別為年初和年末的水庫蓄水量；

S42：計算庫區每年營養鹽的進庫量M_in和出庫量M_out，其中T＝12，M_in和M_out的單位均為t；Q_in和Q_out分別為各月進庫流量和出庫流量，單位為m³/s；C_i為各月營養鹽的濃度，單位為mg/L；

S43：計算水庫營養鹽的滯留效率：RET＝((M_in-M_out)-ΔM)/M_in，其中，RET為營養鹽的滯留效率，以百分比表示；M_in和M_out為每年營養鹽進庫和營養鹽出庫的通量，單位為t；ΔM為每年庫區營養鹽總量的變化量，單位為t； RET為正值表示水庫營養物質的沉降，負值表示營養物質在水庫中的釋放。

5.根據權利要求1所述的熱分層型水庫調度優化方法，其特征在于，所述三維水動力-水質模型的控制方程為：

其中，t為時間，ρ為水的密度，u_i、u_j分別為x_i、x_i方向的速度分量，c_s為水中聲的傳播速度，P為壓力，Ω_ij為柯氏張量，ɡ_i為重力矢量，v_T為紊動粘性系數，δ_ij為Kronecker函數，k為紊動動能，T為溫度，D_T為溫度擴散系數，SS為各自的源匯項。