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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110311687.0
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113052378B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 繆萍萍;王立明;徐鶴;徐寧;侯思琰;王潛;吳筱;徐文錦
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部海河水利委員會水資源保護科學研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 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

本發(fā)明公開了一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫聯(lián)合調(diào)度方法，包括根據(jù)入庫流量過程、河道外供水過程和水庫庫容約束條件進行水庫調(diào)度計算，得到水庫出庫流量過程；構(gòu)建基于Horton下滲原理的一維水動力學模型，將水流演算至下游收水斷面，得到沿線生態(tài)水量控制斷面的流量過程和收水斷面的流量過程；根據(jù)各水庫出庫流量過程和收水斷面流量過程，累計計算各水庫補水量和下游收水量；構(gòu)建包含輸水效率目標函數(shù)和河流生態(tài)效益目標函數(shù)的多水庫聯(lián)合調(diào)度模型并進行求解；根據(jù)求解得到的各目標函數(shù)值生成各水庫生態(tài)聯(lián)合調(diào)度方案。本發(fā)明實現(xiàn)從全流域角度優(yōu)化生態(tài)效益目標，不僅能提高輸水效率，而且能提高生態(tài)水量保障程度。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及水資源調(diào)度技術(shù)領域，具體涉及一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫聯(lián)合調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來，由于水資源短缺與水資源的不合理開發(fā)利用導致河流生態(tài)水量嚴重不足。為大力推進生態(tài)文明建設，各區(qū)域尤其北方缺水地區(qū)開始利用流域大中型水庫或外調(diào)水對缺水河流進行生態(tài)補水調(diào)度，旨在搶救或恢復已受損的河流生態(tài)系統(tǒng)，促進河流生態(tài)系統(tǒng)自我修復能力提高。通常做法是通過研究大中型水利工程下游河道生態(tài)環(huán)境需水，充分考慮水庫調(diào)節(jié)庫容，合理利用水利工程調(diào)節(jié)性能，改善下游河流生態(tài)系統(tǒng)。

(1)由于我國水資源較為有限，而調(diào)水成本較高，目前生態(tài)模型僅考慮生態(tài)需水，均未考慮地表水資源利用效率的層面，沒有兼顧輸水效率和生態(tài)效益。特別是華北地區(qū)永定河流域，水資源短缺，且引黃生態(tài)補水利用天然河道進行長距離輸水，輸水路線長，不同時期、不同補水流量下河道輸水效率相差較大，如何合理調(diào)度外調(diào)水與本地水，提高輸水效率，保障更多的生態(tài)效益，顯得尤為重要。

(2)目前生態(tài)調(diào)度仍局限在單水庫對水庫下游河流生態(tài)需水的調(diào)度，而沒有上升到全流域的視角，在識別流域生態(tài)水量保障空間異質(zhì)性的基礎上，通過利用補水沿線的水利工程對當?shù)貜搅骷巴庹{(diào)水進行統(tǒng)一生態(tài)調(diào)度，實現(xiàn)全流域生態(tài)效益最大化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫聯(lián)合調(diào)度方法。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于輸水效率與生態(tài)效益的流域多水庫聯(lián)合調(diào)度方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)入庫流量過程、河道外供水過程和水庫庫容約束條件進行水庫調(diào)度計算，得到水庫出庫流量過程；

S2、構(gòu)建基于Horton下滲原理的一維水動力學模型，將水流演算至下游收水斷面，得到沿線生態(tài)水量控制斷面的流量過程和收水斷面的流量過程；

S3、根據(jù)各水庫出庫流量過程和收水斷面流量過程，累計計算各水庫補水量和下游收水量；

S4、構(gòu)建包含輸水效率目標函數(shù)和河流生態(tài)效益目標函數(shù)的多水庫聯(lián)合調(diào)度模型，根據(jù)各水庫補水量和下游收水量、及生態(tài)水量控制斷面的流量過程對多水庫聯(lián)合調(diào)度模型進行求解；

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

進一步地，所述步驟S2中構(gòu)建基于Horton下滲原理的一維水動力學模型包括以下分步驟：

S21、構(gòu)建考慮下滲過程的圣維南方程組；

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

S23、利用改進后的Horton下滲原理模擬下滲過程；

S24、根據(jù)歷史補水實測流量過程對下滲參數(shù)進行率定。

進一步地，所述步驟S21構(gòu)建的考慮下滲過程的圣維南方程組具體表示為：