水资源仿真配置计算方法及水资源的配置方法技术

本发明专利技术公开了水资源仿真配置计算方法，包括步骤：1)建立流域或区域仿真地形图；2)通过所述仿真地形图，确立需水对象与水源工程的物理匹配性；3)根据所述仿真地形图上的水系与水源工程、用户分布关系，以流域上中下游为体系，以具体水库工程、引提水工程和控制断面为汇总节点，按工程级别、位置信息与需水对象的具体位置进行三级优化：一级优化，引提水工程节点优化；二级优化，水库节点优化；三级优化，对现状或规划水平年的配置方案，将流域或区域作为整体，进行区域或流域优化计算。本发明专利技术还公开了水资源配置方法。本发明专利技术具有避免工程供需关系的真实匹配性错误，避免优化的维数灾问题，避免传统优化产生工程与需水不匹配现象的优点。

Calculation method of water resources simulation allocation and allocation method of water resources

【技术实现步骤摘要】
水资源仿真配置计算方法及水资源的配置方法
本专利技术涉及水资源的配置的
，具体涉及一种水资源的配置方法及水资源仿真配置计算方法的技术。
技术介绍
国内水资源配置研究针对应用对象进行分类，主要有：水利工程控制单元的水资源配置、区域水资源配置、流域水资源配置和跨流域水资源配置。水利工程是水资源配置的基本单元，结构相对简单，影响和制约因素相对较少，成为水资源配置理论和方法的较早应用对象；区域是社会经济活动中相对独立的基本管理单位，系统结构复杂，影响因素众多，通常以多目标和大系统优化技术为主要研究手段，主要是区域需水分析；流域系统是最能体现水资源综合特性和功能的独立单元，也主要以多目标和大系统优化技术为研究手段；跨流域系统的系统结构和影响因素间的相互制约关系较区域和流域更为复杂，仅用数学规划技术难以描述系统的特征，因此仿真模拟技术和多种技术结合使用将成为跨流域水资源配置研究的主要技术手段。现有的水资源配置研究在理论方法上有许多发展，但许多重大科研课题主要针对大区域、大流域范围，针对宏观目标的优化配置，在基础配置计算上主要采用分区概化计算的思路，这在北方相对平坦地区相对适应，但对于南方山丘区，分区概化，往往导致区内存在跨流域调水、跨高程配水的配置问题。现有的水资源配置的缺点与不足：1)平面二维均化，难以反映高程信息的不匹配给水源配置产生的影响。2)分区打捆计算，忽视了不同供水工程间供水能力的不可调配性；对于中小流域，供水以中小工程及引水工程为主的流域或区域，配置结果与实际情况差异更大。r>3)对南方山丘区，引水工程供水量占比较大，而且多数为小型引提水工程，概化计算，往往放大引提水工程的供水能力。4)常规的线形规划等优化方法，对配置模型的节点数有控制要求，节点过多则会产生维数灾问题。导致一些优化模型对于区域工程节点、用水节点概化较多，忽视节点间的实际工程匹配性。5)采用面上数学方法优化，忽视了局部优化结果难以通过工程措施实现的问题，特别是在山区及丘陵区，不同水系间、不同供水工程间供水量的调整意味的工程造价可能十分高昂或者根本不具备工程可行性。6)配置过程中采用的优化规则并不能传递给实际工程，导致部分优化规则在实际管理中应用不到。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水资源仿真配置计算方法，水资源配置时避免工程供需关系的真实匹配性错误，避免优化的维数灾问题，避免传统优化产生工程与需水不匹配现象。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种水资源仿真配置计算方法，包括下列步骤：1)针对现状或规划水平年的配置方案，建立流域或区域的仿真地形图，在地形图上分层建立水系图、耕地及灌区分布图，以及供水水厂及水库构成的水源工程分布图、自备水源工矿企业分布图、城镇用水户分布图；2)通过所述仿真地形图，根据地形图的高程及空间分布，分析水源工程与需水对象的空间关系，通过输水信息，确立需水对象与水源工程的物理匹配性，即每个水源工程负责给哪些需水对象供水，通过供水渠系、管网或者水系的输送能力是多少，以作为输水能力约束；3)根据所述仿真地形图上的水系与水源工程、用户分布关系，以流域的上游、中游与下游为体系，以具体水库工程、引提水工程和控制断面为汇总节点，按工程级别、位置信息与需水对象的具体位置进行分级优化；所述分级优化包括：一级优化，引提水工程节点优化，将引提水工程节点分类分级优化，对有水库补水的引提水工程，分级计算，以水库至引提水工程区间来水作为输入，优先计算引提水工程的缺水过程，将其缺水过程视作补水水库的需水过程，将与水库有补水关系的引提水工程简化为对其有补水过程的水库节点的需水对象；无水库补水的引提水工程，简化为调蓄库容接近零，输水能力有限的水库工程节点，将蓄引提工程均优化为水库工程节点；二级优化，水库节点优化，将水库节点，分为单水源多用户水库工程和多水源多用户或跨流域、区域的水库工程分类计算，其中单水源多用户工程是工程配置计算的基础形态，通过设定农业、城镇及生态用水的优先供水级别进行不同行业工程保障程度的优化计算；对多水源多用户或跨流域、区域的水库工程涉及区域作为单独层级计算；筛选存在多水源多用户区域及跨流域区域的供水区域，对多水源、多用户供水体系，采用线性规划的优化算法，确定每个水源承担的最优供水任务，将所述多水源多用户区域转化为单水源供水工程；对所述跨流域区域将其用水需求虚拟至供水所在流域，将其退水虚拟为新增供水工程，放入退水所在流域，形成单水源供水工程体系；三级优化，对现状或规划水平年的配置方案，将流域或区域作为整体，进行区域或流域优化计算，完成区域或流域水资源配置方案计算，分析农业、城镇生活及工业、生态用水保障程度。所述二级优化中，对全部节点分类优化，分为单水源多用户水库工程和多水源多用户或跨流域、区域的水库工程分类计算，将整个计算区域中局部地区的多水源多用户区域通过常规优化方法转化为单水源供水工程，以实现整个计算区域的优化简化为单个水利工程的优化。所述三级优化中，按照从上游到下游、工程规模先小后大的用水先后及水流流向的顺序，对所有优化后的单水源多用户水源工程节点及控制断面进行编码，按照每个工程节点编码顺序对其承担的农业、城镇、生态供水任务按照供水优先顺序，对每个供水节点供水进行优化计算，通过对全流域供水节点优化结果的汇总分析，实现全流域或区域农业、城镇生活及工业、生态用水缺水量及保障程度的分析。一种水资源的配置方法，是通过前述水资源仿真配置计算方法进行水资源配置。本专利技术具有以下有益效果：通过本专利技术的技术方案，将最复杂的水资源配置计算转为最基本的水利工程控制单元优化。因为常规水资源配置计算采用分区概化计算，一般采用四级区套地市或者五级区套乡镇的方式计算，五级区套乡镇是最精细分区；这种分区概化计算存在如下问题：在该水资源分区包括水田、旱地、河流与水库，河流全属于该水资源分区，进行分区汇总计算时，由于当地引水工程均为小型引水工程(引水流量小于5m3/s)，水库为小型水库时，一般进行打捆计算。而图1中需水区域实际是集中在竹园镇和朋普镇沿河区域，而且此区域高程较低，当分区打捆计算时，由于忽略了高程信息和工程独立性，会将旁边夏河沟、林就河所在河流的引水工程的富余供水量，以及小黑洞、歪者山水库的富余供水量计算给处于河谷地带的竹园镇和朋普镇，或者将朋普镇干流的引水工程的富余供水能力供给支流的夏河沟、林就河所在区域，导致区域计算成果不存在缺水量，实际在浅白色图斑区域及高程较高的，引水工程高程供不到的区域依然缺水。同理，夏河沟、林就河所在河流虽然同属一个水资源分区，但两侧高山相隔，两个河流所在的工程供水能力，都仅能供给本流域的需水对象，无论缺水或者富余，都不存在相互调配的可能。在配置计算时，将他们的供水能力放在一起，就会引起区域配置成果的失真。对于某一区域河流水系概化图，在图2中乙引水工程供水能力仅取决于上游来水和工程引水能力，甲引水工程除工程本身外，甲引水工程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水资源仿真配置计算方法，其特征在于，所述水资源仿真配置计算方法包括下列步骤：/n1)针对现状或规划水平年的配置方案，建立流域或区域的仿真地形图，在地形图上分层建立水系图、耕地及灌区分布图，以及供水水厂及水库构成的水源工程分布图、自备水源工矿企业分布图、城镇用水户分布图；/n2)通过所述仿真地形图，根据地形图的高程及空间分布，分析水源工程与需水对象的空间关系，通过输水信息，确立需水对象与水源工程的物理匹配性，即每个水源工程负责给哪些需水对象供水，通过供水渠系、管网或者水系的输送能力是多少，以作为输水能力约束；/n3)根据所述仿真地形图上的水系与水源工程、用户分布关系，以流域的上游、中游与下游为体系，以具体水库工程、引提水工程和控制断面为汇总节点，按工程级别、位置信息与需水对象的具体位置进行分级优化；/n所述分级优化包括：/n一级优化：引提水工程节点优化，将引提水工程节点分类分级优化，对有水库补水的引提水工程，分级计算，以水库至引提水工程区间来水作为输入，优先计算引提水工程的缺水过程，将其缺水过程视作补水水库的需水过程，将与水库有补水关系的引提水工程简化为对其有补水过程的水库节点的需水对象；无水库补水的引提水工程，简化为调蓄库容接近零，输水能力有限的水库工程节点，将蓄引提工程均优化为水库工程节点；/n二级优化：水库节点优化，将水库节点，分为单水源多用户水库工程和多水源多用户或跨流域、区域的水库工程分类计算，其中单水源多用户工程是工程配置计算的基础形态，通过设定农业、城镇及生态用水的优先供水级别进行不同行业工程保障程度的优化计算；对多水源多用户或跨流域、区域的水库工程涉及区域作为单独层级计算；筛选存在多水源多用户区域及跨流域区域的供水区域，对多水源、多用户供水体系，采用线性规划的优化算法，确定每个水源承担的最优供水任务，将所述多水源多用户区域转化为单水源供水工程；对所述跨流域区域将其用水需求虚拟至供水所在流域，将其退水虚拟为新增供水工程，放入退水所在流域，形成单水源供水工程体系；/n三级优化：对现状或规划水平年的配置方案，将流域或区域作为整体，进行区域或流域优化计算，完成区域或流域水资源配置方案计算，分析农业、城镇生活及工业、生态用水保障程度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种水资源仿真配置计算方法，其特征在于，所述水资源仿真配置计算方法包括下列步骤：
1)针对现状或规划水平年的配置方案，建立流域或区域的仿真地形图，在地形图上分层建立水系图、耕地及灌区分布图，以及供水水厂及水库构成的水源工程分布图、自备水源工矿企业分布图、城镇用水户分布图；
2)通过所述仿真地形图，根据地形图的高程及空间分布，分析水源工程与需水对象的空间关系，通过输水信息，确立需水对象与水源工程的物理匹配性，即每个水源工程负责给哪些需水对象供水，通过供水渠系、管网或者水系的输送能力是多少，以作为输水能力约束；
3)根据所述仿真地形图上的水系与水源工程、用户分布关系，以流域的上游、中游与下游为体系，以具体水库工程、引提水工程和控制断面为汇总节点，按工程级别、位置信息与需水对象的具体位置进行分级优化；
所述分级优化包括：
一级优化：引提水工程节点优化，将引提水工程节点分类分级优化，对有水库补水的引提水工程，分级计算，以水库至引提水工程区间来水作为输入，优先计算引提水工程的缺水过程，将其缺水过程视作补水水库的需水过程，将与水库有补水关系的引提水工程简化为对其有补水过程的水库节点的需水对象；无水库补水的引提水工程，简化为调蓄库容接近零，输水能力有限的水库工程节点，将蓄引提工程均优化为水库工程节点；
二级优化：水库节点优化，将水库节点，分为单水源多用户水库工程和多水源多用户或跨流域、区域的水库工程分类计算，其中单水源多用户工程是工程配置计算的基础形态，通过设定农业、城镇及生态用水的优先供水级别进行不同行业工程保障程度的优化计算；对多水源多用户或跨流域、区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，
申请(专利权)人：张旭，
类型：发明
国别省市：广东;44