一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法、系统和存储介质技术方案

技术编号:38468225 阅读:24 留言:0更新日期:2023-08-11 14:45
本发明专利技术公开了一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法、系统和存储介质。所述方法构建了基于LSTM的闸泵调度模型,利用LSTM的闸泵调度模型优化调度方案。本发明专利技术中LSTM模型是一种特殊的RNN(RecurrentNeuralNetwork)模型,其特殊的结构设计使得它可以考虑历史时刻信息对当前调度方案的影响。通过采用基于水动力计算的调度模型生成的优化调度方案对LSTM模型进行训练,可使LSTM模型学习得到优化调度方案与各决策变量间的关系。以训练好的LSTM模型进行优化调度方案的生成,可避免大量方案迭代模拟计算耗时,以实现闸泵群防洪排涝实时优化调度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及应急防灾领域,更具体地,涉及一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法、系统和存储介质。

技术介绍

[0002]在我国珠江三角洲、长江三角洲等经济发达的河口区域,地势平坦,联围众多,河网交错,闸泵密布。闸泵调度是河网区保障洪涝安全的重要工作之一。由于河网区受径潮双重动力影响,水流条件复杂,加之闸泵数量众多,决定了河网区闸泵防洪排涝调度是一个多维度、多决策变量、多重约束的复杂优化决策问题。目前,受技术条件的制约,大部分河网区闸泵群调度仍处于无序调度或经验调度,这种方式虽简单省时,但缺乏科学性,难以通过各闸泵之间的联合协同调度获得全局最优调度方案;而基于水动力计算的调度模型,虽可以解决闸泵群优化调度问题,但需要大量方案迭代模拟计算,时效性较差。
[0003]洪涝灾害具有突发性强、致灾快的特点,灾害一旦发生会严重危及居民生命财产安全,影响城市正常安全运行。因此,在闸泵群防洪排涝调度的实际应用中,调度方案的制定既需要保证科学性,又需要兼顾时效性。寻求一种兼顾科学性与时效性的河本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1:以待调度区为对象,构建考虑闸泵调度的水动力模型;S2:制定待调度区闸泵群防洪排涝调度方案调控的评估目标和综合评估方法;S3:选取不同组合的边界条件和初始条件,基于S1构建的闸泵调度水动力模型和S2制定的闸泵群防洪排涝调度方案调控的评估目标和综合评价方法,通过不同闸泵群调度方案的试算和评估,生成不同典型情景下的闸泵群优化调度方案,汇总形成调度方案库;S4:采用Morris法对调度方案的决策变量开展决策变量敏感度分析;筛选出影响闸泵群调度决策的关键决策变量;S5:以所在河道是否存在水力联系为判断标准,对待调度区内闸泵进行分组;S6:以存在水力联系的闸泵群分组为对象,构建基于LSTM的闸泵调度模型,以调度方案库中各方案对应的关键决策变量取值、水文边界条件、对应的优化调度方案作为输入,开展LSTM模型的训练和测试;S7:使用通过测试的参数,生成待调度区闸泵群防洪排涝优化调度方案,然后利用闸泵群防洪排涝优化调度方案,对待调度区闸泵群防洪排涝实时调度。2.根据权利要求1所述的一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,所述考虑闸泵调度的水动力模型,采用圣维南方程组作为控制方程,其控制方程为:虑闸泵调度的水动力模型,采用圣维南方程组作为控制方程,其控制方程为:式中:x为里程;t为时间;Z为水位;B为过水断面水面宽度;Q为流量;q为侧向单宽流量,A为过水断面面积;g为重力加速度;u为断面平均流速;β为校正系数;R为水力半径;c为谢才系数,c=R
1/6
/n,n为曼宁糙率系数;在考虑闸泵调度的水动力模型中,水闸断面的通量由水闸过流公式确定;即闸门关闭情况下,过闸流量Q=0;闸门开启情况下,过闸流量按宽顶堰公式计算:自由出流:淹没出流:式中:m为自由出流系数;为淹没出流系数;Z0为闸底高程;Z
u
为闸上游水位;Z
d
为闸下游水位;H0为闸上游水深;H
s
为闸下游水深。3.根据权利要求1或2所述的一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,S2所述评估目标包括:

防洪排涝安全目标,该目标按以下公式打分:式中,S为防汛关键断面洪峰最高水位低于设计水位的比率;NZ
达标
为洪峰最高水位低于设计水位的断面数量;NZ

为断面总数量;

景观水位目标,该目标按以下公式打分:
式中,V为各河涌代表断面的水位不低于景观水位的比率;NJ
达标
为预排最低水位不低于景观水位的断面数量;NZ

为断面总数量;

可操作性目标,该目标按以下公式打分:式中,O为进行调度操作的水闸数量占总数量的比率;NS
操作
为调度操作的水闸数量;NS

为水闸总数量;

低碳节能目标,该目标按以下公式打分:式中,C为所有泵站实际的排涝流量总和占设计排涝流量总和的比率;QR
i
为第i个泵站实际的排涝流量;QD
i
为第i个泵站设计的排涝流量;p为泵站总数。4.根据权利要求3所述的一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,S2所述综合评估方法:采用灰色多目标优选算法来综合评价闸泵调度方案,灰色多目标优选算法由上限效果测度和下限效果测度构成:上限效果测度公式为:下限效果测度公式为:综合效果测度公式为:式中,为调度方案i对于目标k的打分值;为的效果测度;θ
k
为目标k的权重,F
i
为方案i对应的综合效果测度。5.根据权利要求4所述的一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,S4所述Morris法的公式为:式中,S
i
(X,Δx)为参数i的敏感性指标;y(x)为模型输出结果;X=(x1,x2,

,x
D
]为参数的D维向量;Δx为x的变化量。6.根据权利要求1或5所述的一种闸泵群防洪排涝实时优化调度方法,其特征在于,S6包括以下步骤:S6.1:将S4筛选得到的关键决策变量进行数据的归一化处理,整合为LS...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡晓张陈睿智刘晓建王强丁武邹华志许伟黄鹏飞林中源杨留柱张艳艳邓月运易丽莎童辉玲
申请(专利权)人:珠江水利委员会珠江水利科学研究院
类型:发明
国别省市:

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