一种江河湖水系综合协同调度系统及其调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种江河湖水系综合协同调度系统及其调度方法，采用流域水量水质数学模型与水资源多目标协同联合调度模型联合求解的模式，进行流域联合调度方案的决策优选。构建流域水资源多目标协同联合调度模型，并在现有流域河网水量水质数学模型的基础上，扩充完善调度目标管理、调度方案分析等功能，开发优化决策模块与相应接口，耦合形成保障水安全的太湖流域水资源联合调度决策系统。通过拟定满足流域、区域多目标的调度方案集，由流域水量水质数学模型进行不同调度方案集模拟，以水量水质模拟结果作为水资源联合调度决策的输入，通过联合调度决策模型的计算和评估，实现流域水资源多目标协同联合调度方案的优选决策。

【技术实现步骤摘要】
一种江河湖水系综合协同调度系统及其调度方法
本专利技术涉及水网系统监控领域，具体涉及一种江河湖水系综合协同调度系统及其调度方法。
技术介绍
某些流域水利工程众多，工程调度与区域内的水位、水量及水质指标间具有复杂的非线性关系，且调度需求、制约因素众多，故其联合调度优化求解过程复杂、约束条件多，具有显著的非结构化特征，如直接采用优化算法驱动流域水量-水质联合调度模型求解，不仅计算代价巨大，而且未必能够得到理想的求解结果。为此，如何设计出一种协同调度系统，通过采集得到的多组水体数据构建数学模型，并根据该模型联合求解，从而更好地反馈至决策者进行调度决策，成为了重中之重。
技术实现思路
专利技术目的：一个目的是提供一种江河湖水系综合协同调度系统，以解决现有技术存在的上述问题，进一步目的是提供一种基于上述系统的调度方法。技术方案：一种江河湖水系综合协同调度系统，包括数模调用层、决策计算层、系统管理层；所述数模调用层用于采集水体数据，并将水体数据构建为联合调度模型；所述决策计算层用于将所述数据资源层的数据耦合形成决策模型；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于包括如下模块：/n用于采集水体数据，并将水体数据构建为联合调度模型的数模调用层；/n用于将所述数据资源层的数据耦合形成决策模型的决策计算层；/n用于将所述决策计算层的输出数据在后台进行权重配置、并实时反馈至用户侧的系统管理层；/n所述数模调用层、决策计算层、系统管理层之间相互通过本地局域网连接；所述系统管理层通过基站连接广域网。/n

【技术特征摘要】
1.一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于包括如下模块：
用于采集水体数据，并将水体数据构建为联合调度模型的数模调用层；
用于将所述数据资源层的数据耦合形成决策模型的决策计算层；
用于将所述决策计算层的输出数据在后台进行权重配置、并实时反馈至用户侧的系统管理层；
所述数模调用层、决策计算层、系统管理层之间相互通过本地局域网连接；所述系统管理层通过基站连接广域网。


2.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述数模调用层进一步包括排水效率采集单元、超保风险预警单元、以及区域外排水量采集单元。


3.根据权利要求2所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述排水效率采集单元进一步用于采集重点外排枢纽i1的排水效率DSi：



式中，Qi1表示重点外排枢纽i1控制断面实际泄流流量；表示重点外排枢纽i1最大设计过流流量；Zi1表示调度期间流域与区域代表站实际水位；表示流域与区域代表站防洪警戒水位；
所述超保风险预警单元进一步用于预警防洪代表站i2的超保风险CBi2：



式中，表示t时刻防洪代表站i2的水位；表示防洪代表站i2的保证水位；t为超保时长；
所述区域外排水量采集单元进一步用于采集调度期内区域i3的外排水量系数WPi3：
WPi3＝Pi3/(Ri3+Wi3)
式中，Pi3表示调度期内区域i3的外排水量；Ri3表示调度期内区域i3的本地产水量；Wi3表示调度期内区域i3的他区域来水量。


4.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述数模调用层还包括供水效率计算单元、水位满足度计算单元、水质指标改善程度计算单元、水质指标达标保证率计算单元。


5.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述供水效率计算单元进一步用于计算骨干引供水工程i4的供水效率ηi4：
ηi4＝Ri4/Yi4
式中，Ri4表示骨干引供水工程i4的入湖水量；Yi4表示骨干引供水工程i4的沿江引水水量；
所述水位满足度计算单元进一步用于计算供水代表站i5的水位满足度PGi5：



式中，表示第t时刻供水代表站i5的水位；表示供水代表站i5的允许最低旬均水位；sgn(*)为符号函数，若*值大于0，sgn(*)值为1，否则sgn(*)值为0；
所述水质指标改善程度计算单元进一步用于计算水源地i6的水质指标的改善程度



式中，表示水源地i6的水质指标在时刻t的浓度值；
所述水质指标达标保证率计算单元进一步用于计算水源地i6的水质指标的达标保证率PQi6：



式中，表示水源地i6的水质指标在时刻t的浓度值；Rx为水质指标满足Ⅲ类的临界值；sgn(*)为符号函数，若*值大于0，sgn(*)值为1，否则sgn(*)值为0；Δt为调度步长；T为调度期长。


6.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述决策计算层进一步包括生态水位保证率决策单元、调度影响区改善程度决策单元、河道流速改善程度决策单元、重点口门引供水成本决策单元。


7.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述生态水位保证率决策单元进一步用于对湖泊i7生态水位保证率PWi7做出决策：



式中，WLi7(t)表示湖泊i7时刻t的计算水位；WLBi表示湖泊i7的生态水位；sgn(*)为符号函数，若*值大于0，sgn(*)值为1，否则sgn(*)值为0；T为调度期长；
所述调度影响区改善程度决策单元进一步用于对断面i7的水质指标的改善程度做出决策：



式中，表示调度影响区代表断面i8的水质指标在时刻t的浓度值；
所述河道流速改善程度决策单元进一步用于对断面i8的流速改善程度WLi8做出决策：



式中，vi8(t)表示河道代表断面i8时刻t的流速；
所述重点口门引供水成本决策单元进一步用于对重点口门i9的引供水成本Wi9做出决策：



式中，表示重点口门i9在时刻t的引水流量。


8.根据权利要求1所述的一种江河湖水系综合协同调度系统，其特征在于，所述系统管理层进一步用于对所述数模调用层和所述决策计算层采集到的指标集进行归一化处理：



式中，m表示方案个数，n表示每个方案包含的指标个数，xij为第i个方案的第j个指标，(i＝1,2,...,mj＝1,2,...,n)；
对特征值矩阵X＝(xij)m×n进行归一化处理，得到归一化矩阵R＝(rij)m×n；
递减型：
递增型：
式中，rij表示第i个方案的第j个指标的归一化指标值；maxxij表示总体中指标j的最大特征值；minxij表示总体中指标j的最小特征值；
所述系统管理层进一步用于构建水资源适应性调度模型的约束条件，约束条件包括水量平衡约束、水位约束、流量约束、流速约束、水质约束；
所述水量平衡约束的表达式如下：Sn,t+1＝Sn,t+(Wn,t-Qn,t)Δt-In,t
式中，Wn,t为第n个单元t时段内的入流量；Qn,t为第n个单元t时段内的出流量；Sn,t+1为第n个单元t时段末的蓄水量；Sn,t为第n个单元t时段初的蓄水量；In,t为第n个单元t时段内的损失水量；Δt为计算时段区间；
所述水位约束的表达式如下：Zn,t,min≤Zn,t≤Zn,t,max
式中，Zn,t为第n个单元t时段的水位；Zn,t,min为第n个单元t时段允许最低水位；Zn,t,max为第n个单元t时段允许最低水位；
所述流量约束的表达式如下：Qn,t,min≤Qn,t≤Qn,t,max
式中，Qn,t为第n个单元t时段的流量；Qn,t,min为第n个单元t时段...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴江玉，吴时强，吴修锋，张宇，王芳芳，高昂，黄渝桂，段蕾，薛万云，贾本有，王小东，杨倩倩，赵宇航，杨蕊，杨帆，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32