一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统及方法，包括数据动态汇聚模块、数据处理与管理模块、枯水期水资源优化配置模块和用户交互模块；其中：所述数据动态汇聚模块还包括数据采集层、数据传输层、计算机网络层和数据资源存储层；所述数据处理与管理模块还包括商业软件处理层、开发类通用支撑系统层；所述枯水期水资源优化配置模块还包括参数管理、配水调度优化计算、辅助信息查询和用水总结这四项子功能；所述用户交互模块还包括信息服务门户模块、业务应用门户模块。本发明专利技术为不同区域内水资源调度方案的编制和实施提供技术支持，通过对区域典型枯水期水资源优化配置方案计算与分析，为决策者提供最优调度方案，供决策参考。

【技术实现步骤摘要】
一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统及方法
本专利技术属于水利信息技术处理领域，特别是涉及一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统。
技术介绍
在我国，由于受季风影响，各年水资源总量及来水量存在随机性，年内、年际丰枯变化很大。特别是在枯水期，有限的水量需要兼顾各用水部门需求，水资源配置要尽可能的降低因缺水引起的潜在风险，并减少不必要的水资源浪费。然而枯水期用水方案的确定需综合考虑降水量、实测径流量、径流的年内分配以及农业、工业、生活等部门的需水量等因素。为了在枯水期更加合理高效的利用区域的水资源，构建一个集数据监测与收集、水资源配置优化计算、用户交互界面于一体的水资源配置系统是必要的。目前，各地均建立了本地区的水资源配置系统，但一般采用单目标的线性规划方法，配置模型中考虑的约束条件较少，在解决用水矛盾较为突出的枯水期配水问题时，灵活性不足，具有较大的局限性。此外，还存在其他问题，如数据监测环节并不完善；系统界面可视化程度不高，操作较为繁琐；系统用户端开发较为欠缺等。因此需要寻找适宜的求解方法，开发优化计算程序，建立多目标的河流枯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统，其特征在于，该系统包括依序连接的数据动态汇聚模块(100)、数据处理与管理模块(200)、枯水期水资源优化配置模块(300)和用户交互模块(400)；其中：/n所述数据动态汇聚模块(100)还包括数据采集层、数据传输层、计算机网络层和数据资源存储层，该模块用于将收集到的水情、雨情、墒情数据信息，通过数据传输层传入计算机网络层，计算机网络层将数据信息按照数据类型存储至相应的数据资源存储层；/n所述数据处理与管理模块(200)还包括商业软件处理层、开发类通用支撑系统层，所述商业软件处理层又包括数据库管理系统、GIS系统，所述开发类通用支撑系统层又包括...

【技术特征摘要】
1.一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置系统，其特征在于，该系统包括依序连接的数据动态汇聚模块(100)、数据处理与管理模块(200)、枯水期水资源优化配置模块(300)和用户交互模块(400)；其中：
所述数据动态汇聚模块(100)还包括数据采集层、数据传输层、计算机网络层和数据资源存储层，该模块用于将收集到的水情、雨情、墒情数据信息，通过数据传输层传入计算机网络层，计算机网络层将数据信息按照数据类型存储至相应的数据资源存储层；
所述数据处理与管理模块(200)还包括商业软件处理层、开发类通用支撑系统层，所述商业软件处理层又包括数据库管理系统、GIS系统，所述开发类通用支撑系统层又包括数据交换系统、用户管理系统和元数据管理系统，该模块用于存储的数据资源进行管理与整合，并为枯水期水资源优化配置模块提供数据支持；
所述枯水期水资源优化配置模块(300)还包括参数管理、配水调度优化计算、辅助信息查询和用水总结这四项子功能，该模块用于进行配水调度优化计算，并根据计算结果优化区域水资源配置；
所述用户交互模块(400)还包括信息服务门户模块、业务应用门户模块，该模块用于用户参数的设置和辅助信息查询。


2.一种河流枯水期多目标动态水资源优化配置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、数据采集层将收集到的水情、雨情、墒情数据信息，通过数据传输层传入计算机网络层，计算机网络层将数据信息按照数据类型存储至相应的数据资源存储层；
步骤2、数据处理与管理模块将对步骤1中存储的数据资源进行管理与整合，并为枯水期水资源优化配置模块提供数据支持，以及，进行枯水期水资源优化配置模块的设置；
步骤3、对水资源优化计算所需的参数进行设置与管理，至少包括对各用户权重、水量损失系数、输水损失系数、初始水位和计算时间参数；
步骤4、结合步骤3中设置的各个参数进行配水调度优化计算，并根据计算结果优化区域水资源配置；
步骤5、辅助信息查询和用水总结将供用户受众对区域信息和步骤4中的结算结果计算结果进行查询；
步骤6、构建多目标动态水资源优化配置模型，该模型如下：
将目标设定为该时段系统满意度最高，即各用户实际净供水量与理想需水量之比的加权和最大，配水调度运算模块目标函数表示为：



其中，i表示时段，j表示用户，n表示用户总数，Wij表示用户j在i时段的实际供水量，Gij表示用户j在i时段的理想需水量，αij表示用户j在i时段的权重系数，其中，Si表示i时段系统满意度，0≤Si≤1.0；
配水调度运算模块约束条件包括水量水量平衡约束、用户需水的上下限约束、时段水量平衡约束、上游水位约束、渠道和引水管道的输水能力约束、政策约束以及其他关系约束，这些约束表达式分别如下：
①、水量平衡约束表达式如下：
Wi≤Vi+ΔVi(2)
其中，Vi表示第i时段上游的蓄水量，ΔVi表示i时段研究河段的出入水量总和，Wi为该时段水源毛供水总量，等于各用水户的毛供水量之和；
②、用户需水的上下限约束表达式如下：
Bij≤Wij≤Gij(3)
其中，Bij表示用户j在i时段需水量下限，Gij表示用户j在i时段的理想需水量；
③、时段水量平衡约束表达式如下：



其中，Vi表示i时段初上游的蓄滞水量，Vi+1表示i+1时段初上游的蓄滞水量，即，i时段末的蓄滞水量，表示i时段k来水渠道的来水量，m表示来水渠道的总数，SVi表示i时段河段的水量损失，QVi表示i时段上游的弃水量；
④、上游水位约束表达式如下：
汛期：
Z死≤Z≤Z限(5)
非汛期：
Z死≤Z≤Z兴(6)
其中，Z死为上游的死水位，Z限...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑希民，王秀杰，彭晶，张鹏飞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12