[發明專利]一種基于觀測數據的灌區輸配水系統建模方法

有效

• 申請號: 202210095758.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114417631B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 劉晉龍;王忠靜;楊志剛;朱現坡;張騰;王瑤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 白淑君

1.一種基于觀測數據的灌區輸配水系統建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取各個渠池的回水區長度和各個渠段的動力波速的初始數值，作為初始參數；

修正渠道偽均勻流區的流量傳遞過程，建立初始參數下的系統模型；

對所述系統模型的隱含參數回水區長度和動力波速進行在線尋優，獲取優化后的系統模型；

建立依據觀測數據在線優化的離散型狀態方程形式的灌區輸配水系統模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于觀測數據的灌區輸配水系統建模方法，其特征在于，所述獲取各個渠池的回水區長度和各個渠段的動力波速的初始數值，具體包括以下步驟：

獲取灌區輸配水系統的物理參數集，具體為：

根據渠系中有n個調控節制閘，形成n個渠池單元；獲取的物理參數集包括：所有調控節制閘、取水閘的樁號位置，每個渠池的長度L_i、底坡D_i、糙率C_i，渠道各橫斷面的形狀參數，設計工況下的渠道運行流量Q_si、調控節制閘的閘前水位目標H_si；

計算回水區長度，并將渠池進行分段，具體為：

對于第i個渠池，給定水深h，根據斷面形狀，確定過流面積A和水力半徑R，計算對應的流量Q，調整水深h的取值，直至計算得到的流量Q與所述渠道運行流量Q_si相等，此時的水深h即為渠道運行流量Q_si下的正常水深H_ni，流量Q的計算公式如下：

式中：A為過流面積，m²；R為水力半徑，等于過流面積與濕周之比，m；C_i為第i個渠池的糙率；D_i為第i個渠池的底坡；x為謝才系數中的指數參數；

第i個渠池的回水區長度L_bi的計算公式如下：

計算各個渠段的動力波速，第i個渠池中第j個渠段的動力波速V_i,j的計算公式如下：

V_i,j＝c_i,j+v_i,j (4)；

其中，c_i,j為第i個渠池中第j個渠段的動力波在靜水中的速度，m/s；v_i,j為第i個渠池中第j個渠段的水流速度，m/s；g為重力加速度，m/s²；A_i,j為第i個渠池中第j個渠段的過流面積，m²；B_i,j為第i個渠池中第j個渠段的水面寬，m；R_i,j為第i個渠池中第j個渠段的水力半徑，m；x同式(2)；C_i,j為第i個渠池中第j個渠段的糙率；D_i,j為第i個渠池中第j個渠段的底坡。

3.根據權利要求1所述的一種基于觀測數據的灌區輸配水系統建模方法，其特征在于，修正渠道偽均勻流區的流量傳遞過程，具體為：

將第i個渠池中第j個渠段的蓄水量S_i,j的變化等效為該渠段內取水閘取水流量的變化，考慮該過程后的取水流量修正值計算如下：

其中，ΔS_i,j為第i個渠池中第j個渠段的蓄水量變化值；Δt為離散化的時間步長，由灌區實時監測設備進行測量的頻率決定；為第i個渠池中第j個渠段的蓄水面積，m²；Δh_i,j為第i個渠池中第j個渠段的水深變化值，由觀測數據獲得。