一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法技术

本发明专利技术涉及河涌水闸的优化调度技术领域，具体涉及一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法，包括：S1、建立河涌流域排水管网模型，并进行暴雨模拟；S2、确定河涌流域排水管网模型中可调控水闸的数量D以及排水管道的管径；S3、搭建MATLAB和SWMM的动态链接库，以便MATLAB与SWMM进行交互；S4、基于自适应惯性权重的均值粒子群优化算法对河涌水闸调度进行优化，得到控制水闸开合深度调度的最优解以及该情况下的总溢流量。本发明专利技术方法具有原理简单、易于实现和收敛速度快的特点，调度方案满足代表性，可比性以及可行性要求，能根据实际的降雨情况对水闸开合提出优化调度方案，且优化调度后能取得一定的效果，缓解城市内涝问题。

An optimal dispatching method of river sluice based on drainage network model

The invention relates to the technical field of optimal dispatching of river sluice, in particular to a method of optimal dispatching of river sluice based on drainage pipe network model, which includes: S1, establishing drainage pipe network model of river basin and simulating rainstorm; S2, determining the number of adjustable sluice in drainage pipe network model of river basin and the diameter of drainage pipe; S3, building dynamic chain of MATLAB and SWMM S4. The mean particle swarm optimization algorithm based on the adaptive inertia weight is used to optimize the scheduling of the river sluice, and the optimal solution of the opening and closing depth scheduling of the control sluice and the total overflow in this case are obtained. The method of the invention has the advantages of simple principle, easy implementation and fast convergence speed. The scheduling scheme meets the requirements of representativeness, comparability and feasibility. It can put forward the optimal scheduling scheme for the opening and closing of sluice according to the actual rainfall situation, and can achieve certain effect after the optimal scheduling, so as to alleviate the problem of urban waterlogging.

【技术实现步骤摘要】
一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法
本专利技术涉及河涌水闸的优化调度
，具体涉及一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法。
技术介绍
水闸是指修建在河道、渠道或是湖、海口的，利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物，既是一种挡水构筑物，又是一种泄水构筑物，在防洪、排涝、挡潮等方面应用广泛。在城市暴雨强度逐渐加剧的今天，城市内涝问题日益严峻。管网改建和排水方案优化是解决城市暴雨内涝问题的两种主要途径，但由于管网改建难度大、投资高、工期长，故对水闸等排水设施的排水方案优化成为主要减缓内涝问题的快捷而有效的途径。随着城市经济和信息技术的飞跃发展，对于排水设施调度的现代化、信息化的步伐也日益加快，而虽然河涌水闸作为城市防涝主要承担设施之一，但人们对它的调度方案还停留在凭经验调度上，调度方案比较粗糙，不能充分发挥水闸排涝能力。如何寻求科学合理的优化河涌水闸调度方案从而更有效地防止内涝发生，成为当前防洪排涝研究的重要问题。对于每一场暴雨，运用一种算法灵活地提出每一种水闸调度方案，有利于利用计算机进行实时优化调度，可减少城本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、建立河涌流域排水管网模型，并进行暴雨模拟；/nS2、确定河涌流域排水管网模型中可调控水闸的数量D以及排水管道的管径；/nS3、搭建MATLAB和SWMM的动态链接库，以便MATLAB与SWMM进行交互；/nS4、基于自适应惯性权重的均值粒子群优化算法对河涌水闸调度进行优化，得到控制水闸开合深度调度的最优解以及该情况下的总溢流量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于排水管网模型的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立河涌流域排水管网模型，并进行暴雨模拟；
S2、确定河涌流域排水管网模型中可调控水闸的数量D以及排水管道的管径；
S3、搭建MATLAB和SWMM的动态链接库，以便MATLAB与SWMM进行交互；
S4、基于自适应惯性权重的均值粒子群优化算法对河涌水闸调度进行优化，得到控制水闸开合深度调度的最优解以及该情况下的总溢流量。


2.根据权利要求1所述的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，MATLAB与SWMM交互主要包括：
A、MATLAB向SWMM传递排水管网模型模拟运行所需要的参数；
B、MATLAB从SWMM获得排水管网模型模拟运行的结果。


3.根据权利要求1所述的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，MATLAB与SWMM交互，包括以下步骤：
①、在MATLAB中输入所需要调用的河涌流域排水管网模型的INP文件的文件路径，通过SWMM官方提供的动态链接库，对排水管网模型进行初始化；
②、在MATLAB中将排水管网运行模拟需要的参数传递给SWMM，并启动SWMM进行模型模拟运行，SWMM输出模型运行结果，并写入到运行结果报告RPT文件中保存；
③、在MATLAB中执行对模型有关参数进行读取或修改的子函数，通过动态链接库或者以文本文件读取形式，完成参数的读取或修改，并判断是否需要进行再次模拟运行，若需要，则返回步骤②，若不需要则进入步骤④；
④、结束子函数，将需要的参数或者变量数值返回到主函数中。


4.根据权利要求1所述的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，SWMM、MATLAB、自适应惯性权重的均值粒子群优化算法三者协调过程包括：自适应惯性权重的均值粒子群优化算法提供闸前控制水深，通过MATLAB调用SWMM动态链接库，将控制水深输入到排水管网模型中，进行基本参数的调整，SWMM进行模拟运行得到排水节点的溢流量作为结果输出；MATLAB通过代码读取SWMM模拟运行结果，反馈到自适应惯性权重的均值粒子群优化算法中，然后算法根据适应度函数计算粒子对应的溢流总量，并对粒子进行筛选和调整进行下一步操作，重复上述过程。


5.根据权利要求1所述的河涌水闸优化调度方法，其特征在于，自适应惯性权重的均值粒子群优化算法包括：
S41、将粒子群初始化，初始化种群数目N、最大迭代次数M，随机生成每一个粒子的初始速度v和位置；
S42、根据适应度函数计算出粒子当前的适应值，来判断每一个粒子当前位置的好坏，将个体历史最...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志乐，莫耀钧，陈兵，荣天悦，谢颖媛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44