一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，包括：根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型；根据目标历史信息分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，来确定水库运用方式；基于构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，对水库水和河道水进行动力学计算；根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整水库运用方式；基于调整后的水库运用方式以及构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，计算下一时刻的水库水和河道水的动力学结果，并输出，同时，基于时间戳重复执行步骤3‑5。便于实现水库群调度与河道水沙演进一体化即时联动模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法
本专利技术涉及多沙河流水库工程泥沙设计
，特别涉及一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法。
技术介绍
水库群调控和下游河道冲淤演变是互馈影响的复杂过程，目前应用的水库、河道和河口的水沙数学模型，均是单一模型，水库水沙调控未能实时考虑下游河道及河口过洪输沙能力和需求，不能系统反映水库调控与河道过洪输沙之间的互馈关系，无法及时根据河道冲淤状态调整水库运用方式，不能充分发挥水库综合利用效益。因此迫切需要在水库群与河道水沙即时联动模拟方面取得突破。因此，本专利技术提出一种针对黄河中游水库群、下游河道及河口，研究水库群调控、库区、河道及河口水沙动力学模型的串联方法，构建水库群与河道多步嵌套耦合模型，实现水库群调度与河道水沙演进一体化即时联动模拟。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，通过构建水库群与河道多步嵌套耦合模型，便于实现水库群调度与河道水沙演进一体化即时联动模拟。本专利技术提供一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，包括：步骤1：根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型；步骤2：根据所述目标历史信息分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，来确定水库运用方式；步骤3：基于构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，对水库水和河道水进行动力学计算；步骤4：根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整所述水库运用方式；步骤5：基于调整后的水库运用方式以及构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，计算下一时刻的水库水和河道水的动力学结果，并输出，同时，基于时间戳重复执行步骤3-5。在一种可能实现的方式中，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型包括：根据所述目标历史信息，构建水库水动力学模型；根据所述目标历史信息，构建河道水动力学模型；基于调取模块并根据水库冲淤、河道冲淤和来水来沙条件，分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，确定目标水库和目标河道的调控指标；同时，从所述目标历史信息中提取所述目标水库和目标河道的冲淤结果，并作为边界条件；根据所述调控指标、边界调节以及构建的水库水动力学模型和河道水动力学模型，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型。在一种可能实现的方式中，根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整所述水库运用方式包括：获取水库群下泄水沙过程中对河道的影响信息；根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并当所述河道处于对应的冲淤状态时，所述河道对水库群的调控需求信息；根据所述影响信息和调控需求信息，从调控数据库中，确定所述水库群与河道的冲淤互馈因子；根据所述冲淤互馈因子以及水沙条件，调整所述水库运用方式。在一种可能实现的方式中，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型之前，还包括：从水库河道数据库中，调取当前时间点之前的历史水库河道信息；对所述历史水库河道信息进行时间点拆分，同时，按照所述时间点建立对应的水库信息以及河道信息之间一一对应关系；同时，确定所述时间点上所述水库信息对所述河道信息的第一影响因子；确定所述时间点上所述河道信息对所述水库信息的第二影响因子；根据所述第一影响因子和第二影响因子，对所述历史水库河道信息进行预调整处理，获得目标历史信息。在一种可能实现的方式中，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型的步骤包括：对所述目标历史信息进行时间点拆分，获取不同时间点的水库水信息以及河道水信息，同时，对水库水信息对应的水库进行区域划分，对所述河道水信息对应的河道进行流域划分；检查所述水库中预先设定的区域检查点的区域信息；检查所述河道中预先设定的流域检查点的流域信息；基于水库预估模型，并根据所述区域信息，预估不同时间点的第一综合影响参数，同时，基于河道预估模型，并根据所述河道信息，预估不同时间点的第二综合影响参数；根据所述第一综合影响参数，对拆分后的对应时间点的水库水信息进行优化处理，获得优化水库水信息；根据所述第二综合影响参数，对拆分后的对应时间点的河道水信息进行优化处理，获得优化河道水信息；根据所述水库水信息计算不同时间点的所述水库的输出汇流值和输入汇流值，根据所述水库水信息不同时间点的所述河道的输出汇流值和输入汇流值；根据所述优化水库水信息、优化河道水信息、水库的输出汇流值和输入汇流值以及河道的输出汇流值和输入汇流值，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型。在一种可能实现的方式中，根据所述目标历史信息分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，来确定水库运用方式的步骤包括：根据所述目标历史信息，获取同一时间点的水库水信息和河道水信息；根据所述水库水信息以及如下公式，计算所述水库群的调控值Z1；其中，m表示所述水库水信息的调控指标的指标总数；Di表示第i个调控指标对水库需水的调控程度值；di表示第i个调控指标对水库缺水的影响程度值；δi表示第i个调控指标基于水库的调控权重值；d表示m个调控指标对水库缺水的平均影响程度值；max{}表示最大函数值；min{}表示最小函数值；根据如下公式，计算所述调控值Z1与下游河道过洪能力A1、平滩流量A2、河口水位A3相关表征指标的相关性值X；其中，F(·)表示相关性函数；根据所述相关性值，从水库运用数据库中，调取相关的待验证运用方式；将所述待验证运用方式运用到对应的所述水库中，并与所述水库进行反向匹配，并根据运用结果和匹配结果，判断所述待验证方式是否合理；若合理，判定所述待验证运用方式为水库运用方式；否则，将所述运用结果和匹配结果反馈到所述水库数据库中，并结合所述相关性值，确定新的运用方式，直到新的运用方式合理。在一种可能实现的方式中，所述流域信息包括：对应流域检查点的积水信息、对应流域检查点的水流速度、对应流域检查点的水污染情况、对应流域检查点的地理纹理、对应流域检查点的生物情况、对应流域检查点的水质情况；所述区域信息包括：对应区域检查点的积水信息、对应区域检查点的水流速度、对应区域检查点的水污染情况、对应区域检查点的地理纹理、对应区域检查点的生物情况、对应区域检查点的水质情况。在一种可能实现的方式中，计算下一时刻的水库水和河道水的动力学结果之后，还包括：将所述动力学结果反馈到构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型进行优化处理，其包括：将所述动力学结果进行聚类分析，并根据聚类分析结果，对每类聚类数据进行第一位置标签和第二位置标签的标定，并建立所述第一位置标签与所述第二位置标签的关联关系；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，包括：/n步骤1：根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型；/n步骤2：根据所述目标历史信息分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，来确定水库运用方式；/n步骤3：基于构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，对水库水和河道水进行动力学计算；/n步骤4：根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整所述水库运用方式；/n步骤5：基于调整后的水库运用方式以及构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，计算下一时刻的水库水和河道水的动力学结果，并输出，同时，基于时间戳重复执行步骤3-5。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型；
步骤2：根据所述目标历史信息分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，来确定水库运用方式；
步骤3：基于构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，对水库水和河道水进行动力学计算；
步骤4：根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整所述水库运用方式；
步骤5：基于调整后的水库运用方式以及构建的水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型，计算下一时刻的水库水和河道水的动力学结果，并输出，同时，基于时间戳重复执行步骤3-5。


2.如权利要求1所述的基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型包括：
根据所述目标历史信息，构建水库水动力学模型；
根据所述目标历史信息，构建河道水动力学模型；
基于调取模块并根据水库冲淤、河道冲淤和来水来沙条件，分析水库群调控能力与下游河道过洪能力、平滩流量、河口水位相关表征指标的相关性，确定目标水库和目标河道的调控指标；
同时，从所述目标历史信息中提取所述目标水库和目标河道的冲淤结果，并作为边界条件；
根据所述调控指标、边界调节以及构建的水库水动力学模型和河道水动力学模型，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型。


3.如权利要求1所述的基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并结合水沙条件，调整所述水库运用方式包括：
获取水库群下泄水沙过程中对河道的影响信息；
根据下游河道平滩流量、冲淤量结果判断河道冲淤状态，并当所述河道处于对应的冲淤状态时，所述河道对水库群的调控需求信息；
根据所述影响信息和调控需求信息，从调控数据库中，确定所述水库群与河道的冲淤互馈因子；
根据所述冲淤互馈因子以及水沙条件，调整所述水库运用方式。


4.如权利要求1所述的基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型之前，还包括：
从水库河道数据库中，调取当前时间点之前的历史水库河道信息；
对所述历史水库河道信息进行时间点拆分，同时，按照所述时间点建立对应的水库信息以及河道信息之间一一对应关系；
同时，确定所述时间点上所述水库信息对所述河道信息的第一影响因子；
确定所述时间点上所述河道信息对所述水库信息的第二影响因子；
根据所述第一影响因子和第二影响因子，对所述历史水库河道信息进行预调整处理，获得目标历史信息。


5.如权利要求1所述的基于多步嵌套的水库河道即时联动模拟方法，其特征在于，根据目标历史信息，构建水库水和河道水多步耦合嵌套串联模型的步骤包括：
对所述目标历史信息进行时间点拆分，获取不同时间点的水库水信息以及河道水信息，同时，对水库水信息对应的水库进行区域划分，对所述河道水信息对应的河道进行流域划分；
检查所述水库中预先设定的区域检查点的区域信息；
检查所述河道中预先设定的流域检查点的流域信息；
基于水库预估模型，并根据所述区域信息，预估不同时间点的第一综合影响参数，同时，基于河道预估模型，并根据所述河道信息，预估不同时间点的第二综合影响参数；
根据所述第一综合影响参数，对拆分后的对应时间点的水库水信息进行优化处理，获得优化水库水信息；
根据所述第二综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金良，罗秋实，梁艳洁，陈翠霞，高兴，张建，韦诗涛，陈松伟，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41