[發明專利]一種河道模型的生態調度模擬分析方法

有效

• 申請號: 202011630554.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112836441B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 黃膺翰;傅利;肖武;顏劍波;李翔
• 申請（專利權）人: 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;E02B1/02;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;張珉瑞

本發明公開了一種河道模型的生態調度模擬分析方法，使設計人員可以模擬生態調度過程中，各梯級調度方案變化時河道內的水位、流量、流速等水動力學工作，為調度方案的精細分析和優化設計提供數據支持。

技術領域

本發明涉及模型分析領域，具體涉及一種河道模型的生態調度模擬分析方法。

背景技術

隨著我國水電建設事業的發展，國內主要河流上均建有多個閘壩。這些閘壩水力關聯緊密，因此需開展梯級聯合調度研究，對河流上各電站的調度方式進行優化，以最大限度的發揮各梯級的發電、航運、生態效益。

仿真分析是梯級聯合調度研究的重要手段之一。通過仿真分析，可對多種梯級調度方案進行模擬分析，評估這些方案的實施效果，對梯級調度方案的比選和優化設即有重要意義。

但梯級聯合調度研究存在一個難點，即在聯合生態調度過程中，各梯級的調度規程是隨時間變化的。一般的，在生態調度開始時，各梯級開始加大下泄流量，形成人造洪峰。甚至部分梯級會完全騰空庫容，達到敞泄狀態。在生態調度后期，各梯級則逐漸關閘蓄水，恢復發電狀態。

目前行業內現有的河流模擬分析軟件，如SWMM、MIKE、HEC-RAS等，都無法對這種復雜的、調度方案隨時間變化的模型進行模擬分析。這嚴重制約了調度方案精細分析和優化設計工作的深入開展。因此，亟待開發一種模擬分析方法，使設計人員可以模擬生態調度過程中，各梯級調度方案變化時河道內的水位、流量、流速等水動力學工作，為調度方案的精細分析和優化設計提供數據支持。

發明內容

為解決背景技術中現有的河流模擬分析軟件無法對這種復雜的、調度方案隨時間變化的模型進行模擬分析的問題，本發明提供了一種河道模型的生態調度模擬分析方法，具體技術方案如下。

一種河道模型的生態調度模擬分析方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1、在河道模型閘壩的上、下游處分別增加閘壩上游斷面和閘壩下游斷面，并依次連接上游斷面、閘壩上游斷面、閘壩下游斷面和下游斷面；

S2、將河道模型中泵的進水端與所述閘壩上游斷面連接，出水端與所述閘壩下游斷面連接；

S3、根據各梯級調度規程，初始化設置河道模型中各閘壩的斷面底部標高和泵的能力曲線；

S4、計算當前時間步河道模型中各斷面的流量、水位、流速；

若當前時間步的下一時間步的各梯級調度規程發生變化，則根據當前時間步的每個斷面的水位數據和每個河段的流量數據重新加載模型，根據下一時間步的各梯級調度規程重新設置河道模型中各閘壩的斷面底部標高和泵的能力曲線，計算下一時間步的河道模型中各斷面的流量、水位、流速；

若當前時間步的下一時間步的各梯級調度規程沒有發生變化，則直接計算下一時間步的河道模型中各斷面的流量、水位、流速；

S5、重復步驟S4，直至計算出最末時間步的河道模型中各斷面的流量、水位、流速，結束計算并輸出所有時間步的河道模型中各斷面的流量、水位、流速。

通過上述方法，設計人員可以模擬生態調度過程中，各梯級調度方案變化時河道內的水位、流量、流速等水動力學工作，為調度方案的精細分析和優化設計提供數據支持

具體地，所述S3和S4中，各閘壩的斷面底部標高和泵的能力曲線的設置方法具體如下：

當閘壩開始騰空庫容時，將該閘壩斷面底標高設置為運行水位，并將泵設置為最大下泄流量；

當閘壩進入敞泄狀態時，將該閘壩斷面的底標高設置為河床高程，并將泵關閉；

當閘壩回蓄至正常蓄水位時，將該閘壩斷面底標高設置為運行水位，根據該閘壩的運行水位h₀、水位變幅dh以及下泄流量Q設置所述泵的能力曲線：