[發(fā)明專利]一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110311687.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113052378B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆萍萍;王立明;徐鶴;徐寧;侯思琰;王潛;吳筱;徐文錦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 水利部海河水利委員會(huì)水資源保護(hù)科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)入庫(kù)流量過(guò)程、河道外供水過(guò)程和水庫(kù)庫(kù)容約束條件進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度計(jì)算，得到水庫(kù)出庫(kù)流量過(guò)程；

S2、構(gòu)建基于Horton下滲原理的一維水動(dòng)力學(xué)模型，將水流演算至下游收水?dāng)嗝妫玫窖鼐€生態(tài)水量控制斷面的流量過(guò)程和收水?dāng)嗝娴牧髁窟^(guò)程；其中構(gòu)建基于Horton下滲原理的一維水動(dòng)力學(xué)模型包括以下分步驟：

S21、構(gòu)建考慮下滲過(guò)程的圣維南方程組，具體表示為：

其中，A為斷面面積，Q為流量，x為河流距某起始斷面沿程距離，t為時(shí)間，Z為水位，q_i為下滲流量，α為動(dòng)量校正系數(shù)，g為重力加速度，K為斷面的流量模數(shù)；

S22、采用Preissmann四點(diǎn)加權(quán)隱式差分方法對(duì)步驟S21構(gòu)建的圣維南方程組進(jìn)行離散求解；

S23、利用改進(jìn)后的Horton下滲原理模擬下滲過(guò)程，具體表示為：

f＝α[f_c+(f₀-f_c)e^-kt]

其中，f為t時(shí)刻河段的下滲能力，f₀為河床最大下滲能力，f_c為穩(wěn)定下滲率，k為河床質(zhì)物理特性的指數(shù)，α為調(diào)整系數(shù)；

S24、根據(jù)歷史補(bǔ)水實(shí)測(cè)流量過(guò)程對(duì)下滲參數(shù)進(jìn)行率定，具體包括：

構(gòu)建生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程中下游水文站的徑流量模型；

根據(jù)構(gòu)建的徑流量模型計(jì)算生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程中模擬徑流量；

以生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程中模擬徑流量與實(shí)測(cè)徑流量相對(duì)誤差平方和最小作為模擬精度目標(biāo)函數(shù)；

根據(jù)歷史補(bǔ)水實(shí)測(cè)流量過(guò)程對(duì)模擬精度目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到率定的下滲參數(shù)；

S3、根據(jù)各水庫(kù)出庫(kù)流量過(guò)程和收水?dāng)嗝媪髁窟^(guò)程，累計(jì)計(jì)算各水庫(kù)補(bǔ)水量和下游收水量；

S4、構(gòu)建包含輸水效率目標(biāo)函數(shù)和河流生態(tài)效益目標(biāo)函數(shù)的多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度模型，根據(jù)各水庫(kù)補(bǔ)水量和下游收水量、及生態(tài)水量控制斷面的流量過(guò)程對(duì)多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度模型進(jìn)行求解；其中多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度模型具體包括：

多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度目標(biāo)函數(shù)和約束條件；其中，

所述多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度目標(biāo)函數(shù)包括輸水效率最大化目標(biāo)函數(shù)和河流生態(tài)效益最大化目標(biāo)函數(shù)，表示為：

其中，maxf₁為輸水效率最大化目標(biāo)函數(shù)，maxf₂為河流生態(tài)效益最大化目標(biāo)函數(shù)，V_q,補(bǔ)為第q水庫(kù)集中補(bǔ)水量或外調(diào)水補(bǔ)水量，m為補(bǔ)水水源個(gè)數(shù)，W_收為收水?dāng)嗝媸账浚琁_t,l為t時(shí)段l控制斷面生態(tài)水量滿足程度；

所述約束條件包括可供水量約束條件、下泄能力約束條件和水庫(kù)庫(kù)容約束條件，表示為：

W_q,補(bǔ)≤W_q,可供

Q_q,t≤Q_maxq,t

VD_q,t≤V_q,t≤VX_q,t

其中，W_q,補(bǔ)為第q水庫(kù)向下游目標(biāo)水庫(kù)補(bǔ)水量，W_q,可供為第q水庫(kù)向下游目標(biāo)水庫(kù)補(bǔ)水的最大補(bǔ)水量，Q_q,t為第q水庫(kù)第t時(shí)段下泄流量，Q_maxq,t為第q水庫(kù)第t時(shí)段下泄能力，VD_q,t為第q水庫(kù)第t時(shí)段的最小庫(kù)容限制，V_q,t為第q水庫(kù)第t時(shí)段的最大允許蓄水庫(kù)容，VX_q,t為第q水庫(kù)第t時(shí)段的庫(kù)容；

S5、根據(jù)求解得到的各目標(biāo)函數(shù)值生成各水庫(kù)生態(tài)聯(lián)合調(diào)度方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方法，其特征在于，所述模擬精度目標(biāo)函數(shù)具體表示為：

其中，minF為模擬精度目標(biāo)函數(shù)，m為模擬生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程的場(chǎng)次數(shù)，W_sim,j為第j場(chǎng)生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程的模擬徑流量，W_obs,j為第j場(chǎng)生態(tài)補(bǔ)水過(guò)程的實(shí)測(cè)徑流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)預(yù)設(shè)優(yōu)化策略對(duì)生成的各水庫(kù)生態(tài)聯(lián)合調(diào)度方案進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)水庫(kù)生態(tài)聯(lián)合調(diào)度方案。