一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法技术

本发明专利技术公开一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，包括以下步骤：S1:将基础数据进行录入；S2:再将管道的运行状态和根数按照上游到下游进行排列组合，汇总出所有的初步方案集；S3:对所有的方案集进行恒定流的验证，如果达不到目标，则立刻停止该方案的恒定的验证，开始下一个方案的验证，恒定流验证过程中，需根据不同的工况类型，进行不同类别的验证；该基于目标水位、流量的水资源计算调度方法能大量的减少了人力成本，对不同的方案可以进行模拟计算，通过科学的计算，减少了对经验的依赖，提高了准确性和可靠性，通过多角度的排序，给调度更多的选择。

A water resource calculation and scheduling method based on target water level and flow

【技术实现步骤摘要】
一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法
本专利技术涉及一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法。
技术介绍
目前较大的水利系统均有较完整的调度机构，实行计划调度，普遍运用水库调度图开展水库调度。在水库水沙调度、水库预报调度、综合利用水库调度等方面都积累了一定的实践经验，在水利调度优化技术方面也已进行了探索与初步应用。在水利行业中，往往会因为各种问题，需要进行水利调度，水利调度关系着生活中的各种问题，目前传统的水利行业的调度，一般采取依据经验性的随机应变式操作，此过程中需耗费大量的人力进行观测，对调度过程中的一些情况无法做到及时的预测，且操作过程中的可操作性、经济性、准确性、安全性等问题也存在一定的风险，甚至调度决策不当，会酿成一定的事故。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能大量的减少了人力成本，对不同的方案可以进行模拟计算，通过科学的计算，减少了对经验的依赖，提高了准确性和可靠性，通过多角度的排序，给调度更多的选择的基于目标水位、流量的水资源计算调度方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，包括以下步骤：S1:将基础数据进行录入；S2:将管道的运行状态和根数按照上游到下游进行排列组合，汇总出所有的初步方案集；S3:对所有的方案集进行恒定流的验证，如果达不到目标，则立刻停止该方案的恒定的验证，开始下一个方案的验证，恒定流验证过程中，需根据不同的工况类型，进行不同类别的验证。r>作为优选的，所述基础数据包含管道的长度、高程、桩号、流量模数、糙率、截面积、水力半径、管径、最大流速、最小流速、运行状态、各连接井、溢流构筑物的高程、桩号、溢流水位，无压隧洞净空范围以及各分水口的流量中的一种或多种数据。作为优选的，所述验证包含有有压管道恒定流计算、明渠恒定均匀流计算、明渠水面线计算和设备的水头损失计算。作为优选的，所述有压管道恒定流计算的方法为：在已知上游水位或上一个节点压力时，根据能量方程，可以求出管线上各截面的动水压强：式中：取上游截面为截面，H1为截面处的总水头；为截面间的流速水头；zi为截面形心点距基准面的位置高度即位置水头；hwi为截面间的水头损失，包括沿程水头损失hfi和局部水头损失hji，通过下式计算：hwi＝hfi+hji；其中沿程水头损失hfi通过达西-魏斯巴赫公式计算，而局部水头损失hji根据经验取局部水头损失系数计算，或定义比阻S0进行沿程水头损失的简化计算：hf＝S0Q2l；其中比阻S0的计算公式为：式中，K为流量模数；n为管道糙率；A为管道截面积；R为管道水力半径；d为管径；通过动水压强的计算，分析出有压管道在通水过程中的压力状态，从而通过对比压力状态确认有压管道的方案是否可行。作为优选的，所述明渠恒定均匀流计算方法为：对正坡、棱柱体、糙率不变的无压人工渠道的恒定流计算，视为明渠恒定均匀流计算；明渠均匀流时的水深称为正常水深，以h0表示，过水断面为A0，湿周为X0，水力半径为R0；明渠均匀流水力计算的基本公式采用谢才公式：式中i是明渠底坡，C0为谢才系数，流量模数为K；当应用曼宁公式计算谢才系数时，上式可写为：在以上各式中，糙率n是衡量渠道壁面粗糙情况的综合性系数；明渠恒定流的水面线通过求解明渠渐变流的常微分方程得到：式中if＝n2v2/R4/3，if为能坡，B是水深h处的渠道水面宽，x沿水流运动方向；采用龙格—库塔法求解明渠渐变流的常微分方程，从出口断面向上游断面反复推算。作为优选的，所述明渠水面线计算的方法为：对于棱柱形明渠，其恒定渐变流水面线计算的控制方程包括连续方程和运动方程，形式如下；连续方程：Q＝Av＝常数；运动方程：其中是水深的沿程变化，非线性项作如下变换：得到水深沿程变化方程为：作为优选的，计算明渠水面线时有两个参考水深：正常水深h0和临界水深hc，正常水深可以通过试算法求解；用确定临界水深hc的计算公式为：若正常水深h0正好等于该流量下的临界水深hc，则这个渠底坡度称为临界坡度ic，可用下式确定：式中χc、Bc、Cc为对应于临界水深hc时的湿周、水面宽度和谢才系数。作为优选的，对管线上的闸、阀的局部阻力部件，通过实验或经验给出局部水头损失系数，计算公式为：根据管线上的闸阀开关工况，计算出局部水头损失，将计算结果用于其他工况上进行继续计算。作为优选的，所述其他工况上进行继续计算时计算过程中过滤不合格的方案，过滤规则如下：各连接井、溢流构筑物不得出现溢流、各无压隧洞净空应满足规范要求、管道内不得出现负压、管道内的流速不得低于允许最小流速，不得大于允许最大流速；若满足上述规则，则记录下该所述方案的开闭管道，以及对应的水位。作为优选的，对于输水系统安全的多个指标采用综合评分法进行多指标正交试验，计算公式为：本专利技术的有益效果为：通过分析调度目标，制定输入目标水位、流量和当前工程的基础数据，通过方案集分析模型，水利计算模型，排序模型，预测出多个满足要求的方案详情，以及预测的水位等数据，并将方案集合实时的工况数据对比，对方案进行操作性、经济性、安全性、准确性等指标排序，以这几项指标生成最优方案集，方案集中包含了模拟的各阀门的操作情况以及水头线，将传统的人工识别变成计算机运算，将方案集呈现在调度人员面前，大大减少了对经验的依赖，提高了调度的质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为管道示意图。图2为推求水面线示意图。图3不同底坡的水面曲线型式。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。实施例1一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，包括以下步骤：S1:将基础数据进行录入；S2:再将管道的运行状态和根数按照上游到下游进行排列组合，汇总出所有的初步方案集；S3:对所有的方案集进行恒定流的验证，如果达不到目标，则立刻停止该方案的恒定的验证，开始下一个方案的验证，恒定流验证过程中，需根据不同的工况类型，进行不同类别的验证。在本实施例中，所述基础数据包含管道的长度、高程、桩号、流量模数、糙率、截面积、水力半径、管径、最大流速、最小流速、运行状态、各连接井、溢流构筑物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1:将基础数据进行录入；/nS2:将管道的运行状态和根数按照上游到下游进行排列组合，汇总出所有的初步方案集；/nS3:对所有的方案集进行恒定流的验证，如果达不到目标，则立刻停止该方案的恒定的验证，开始下一个方案的验证，恒定流验证过程中，需根据不同的工况类型，进行不同类别的验证。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:将基础数据进行录入；
S2:将管道的运行状态和根数按照上游到下游进行排列组合，汇总出所有的初步方案集；
S3:对所有的方案集进行恒定流的验证，如果达不到目标，则立刻停止该方案的恒定的验证，开始下一个方案的验证，恒定流验证过程中，需根据不同的工况类型，进行不同类别的验证。


2.根据权利要求1所述的一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：所述基础数据包含管道的长度、高程、桩号、流量模数、糙率、截面积、水力半径、管径、最大流速、最小流速、运行状态、各连接井、溢流构筑物的高程、桩号、溢流水位，无压隧洞净空范围以及各分水口的流量中的一种或多种数据。


3.根据权利要求2所述的一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：所述验证包含有有压管道恒定流计算、明渠恒定均匀流计算、明渠水面线计算和设备的水头损失计算。


4.根据权利要求3所述的一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：所述有压管道恒定流计算的方法为：
在已知上游水位或上一个节点压力时，根据能量方程，可以求出管线上各截面的动水压强：



式中：取上游截面为截面，H1为截面处的总水头；为截面间的流速水头；zi为截面形心点距基准面的位置高度即位置水头；hwi为截面间的水头损失，包括沿程水头损失hfi和局部水头损失hji，通过下式计算：
hwi＝hfi+hji；
其中沿程水头损失hfi通过达西-魏斯巴赫公式计算，而局部水头损失hji根据经验取局部水头损失系数计算，或定义比阻S0进行沿程水头损失的简化计算：
hf＝S0Q2l；
其中比阻S0的计算公式为：



式中，K为流量模数；n为管道糙率；A为管道截面积；R为管道水力半径；d为管径；
通过动水压强的计算，分析出有压管道在通水过程中的压力状态，从而通过对比压力状态确认有压管道的方案是否可行。


5.根据权利要求3所述的一种基于目标水位、流量的水资源计算调度方法，其特征在于：所述明渠恒定均匀流计算方法为：对正坡、棱柱体、糙率不变的无压人工渠道的恒定流计算，视为明渠恒定均匀流计算；
明渠均匀流时的水深称为正常水深，以h0表示，过水断面为A0，湿周为X0，水力半径为R0；明渠均匀流水力计算的基本公式采用谢才公式：



式...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕诚，邓娟，陈柏芳，
申请(专利权)人：深圳市东深电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44