[發明專利]一種基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法

在審

• 申請號: 202211216261.8
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115526128A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 孔令仲;陳瑞彬;嚴瑞昕;李潔;巖應叫;張揚帆
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06N3/12;G06F111/06;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 褚曉英

1.一種基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，包括：

針對分水口和節制閘構造研究區域的水動力仿真模型；

將遺傳算法嵌入所述水動力仿真模型中，參數率定優化問題構造；

進行優化問題的求解，將理論最優的糙率及過閘流量系數代入到所述水動力仿真模型中進行效果展示，驗證率定參數。

2.如權利要求1所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，所述針對分水口和節制閘包括：選取0時刻的上游閘前水位、流量，下游閘后水位、流量作為邊界條件；閘門開度、分水口流量作為初始條件；閘門底高、寬度以及渠池底寬、長度、邊坡系數等作為基本參數進行建模。

3.如權利要求2所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，所述構造研究區域的水動力仿真模型包括：明渠建模采用圣維南方程組：

其中：x和t為空間和時間坐標；A為過流面積，m²；Q為流量，m³/s；h為水深，m；g為重力加速度，m/s²；q₁為單位長度渠道上的側向出流量，m²/s，在這里不考慮滲漏的情況下設置為0；S₀為渠道底坡；n為糙率系數，s/m^1/3；R為水力半徑，m，其中R＝A/P，P為濕周，m。

4.如權利要求3所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，所述構造研究區域的水動力仿真模型還包括：節制閘建模基于過閘流量計算公式：

其中，Q為過閘流量，m³/s；C_d為過閘流量系數；G為閘門開度，m；b為閘門底寬，m；h_u為節制閘閘前水深，m；h_d為閘后水深，m，在自由出流情況下設h_d為0。

5.如權利要求4所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，所述構造研究區域的水動力仿真模型還包括：

分水口模擬主要是依據流量平衡方法：

Q_e＝Q_f+Q_i

其中，Q_e為分水口前渠道斷面的流量，Q_f為分水口后渠道斷面的流量，m³/s；Q_i為分水口分水流量，m³/s，在進行仿真模擬的時候需要給出。

6.如權利要求5所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，包括：所述分水口間距很小時，可以認為其瞬時水位相等，即有：

h_e＝h_f

其中，h_e為分水口前渠道斷面的水深，m；h_f為分水口后渠道斷面的水深，m。

7.如權利要求6所述的基于遺傳算法的糙率與過閘流量系數率定方法，其特征在于，所述參數率定優化問題構造包括：設有X個節制閘，則共有X個過閘流量系數待率定；X個節制閘可將調水工程劃分為X-1個河段，每個河段則需要有一個或者多個糙率待率定，記待率定糙率數為Y；設在河道中建設有R個水位觀測站；對于糙率n及過閘流量系數Cd的反演問題，通過以水位為變量，構建目標函數，該函數如下：

其中，h_ik，h′_ik分別為k時刻第i個水位監測點的計算水位值、實測水位值；n為待率定糙率參數，Cd為待率定過閘流量系數；r，s分別為水位監測數、總觀測組數；

設置待率定參數的范圍為：

其中，分別為糙率參數n_i和過閘流量系數C_di的取值下限和上限。