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一种适用于干旱地区的灌域级水量调度方法技术

技术编号:38672569 阅读:26 留言:0更新日期:2023-09-02 22:49
本发明专利技术公开了一种适用于干旱地区的灌域级水量调度方法。它包括如下步骤,步骤一:作物需水计算;步骤二:优化配水计算;采用适用于干旱地区的灌域级水资源调度模型的优化配水模块计算年各灌域逐日计划用水;步骤三:实时配水;具体为:首先基于机器学习方法和作物需水模块估算的历史作物需水数据建模,再使用气象站的三天实时气象预报数据估算作物实时需水量;实时配水部分利用作物需水预测数据以及优化配水模块的计划用水数据作为输入,日计划用水作为用水计划对实时配水进行限制,结合多种实时配水方式得到最终的实时配水方案。本发明专利技术具有使水资源调度工作更加精细化、规范化、信息化的优点。息化的优点。息化的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于干旱地区的灌域级水量调度方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于干旱地区的灌域级水量调度方法。

技术介绍

[0002]发展水资源科学高效调控及管理能力是下水资源配置的重点;FAO

56 Penman

Monteith法是目前使用最为广泛的参考作物需水量计算方法,使用遥感数据计算蒸散发技术已经十分成熟。遗传算法由于其鲁棒性强、适应性好,在水资源优化计算能对目标函数高效寻优。长短期记忆人工神经网络(LSTM)是一种时间循环神经网络,在该方法中应用于作物需水的实时预测。干旱地区灌区的水资源配置以行政计划手段和经验估计为主,以往的相关技术大多为单一的优化算法,以经济指标或缺水最少为目标函数。对于农业需水量的预测,大多使用统计历史种植结构,根据经验作物需水计算灌区作物需水。实时调度方面采取逐级上报的方式,再根据灌区水量分配情况人工经验适当调整配水,但该传统的配水方式以及调度方法缺乏科学性,极易造成水资源的浪费、降低农业水资源的利用效率,农业水资源的利用效率低会使得原本就缺水的地区用水更加紧张;同时经验调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于干旱地区的灌域级水量调度方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一:作物需水计算;采用适用于干旱地区的灌域级水资源调度模型的作物需水模块计算作物需水量;步骤二:优化配水计算;采用适用于干旱地区的灌域级水资源调度模型的优化配水模块计算年各灌域逐日计划用水;步骤三:实时配水;采用适用于干旱地区的灌域级水资源调度模型的实时配水模块进行实时配水,具体为:首先基于机器学习方法和作物需水模块估算的历史作物需水数据建模,再使用气象站的三天实时气象预报数据估算作物实时需水量;实时配水部分利用作物需水预测数据以及优化配水模块的计划用水数据作为输入,日计划用水作为用水计划对实时配水进行限制,结合多种实时配水方式得到最终的实时配水方案。2.根据权利要求1所述的适用于干旱地区的灌域级水量调度方法,其特征在于:在步骤一中,作物需水量计算的具体方法为:S11:计算整个灌区的参考作物蒸散发;S12:确定灌区的作物种类并选择生育期长度;S13:选定作物在此阶段的作物系数Kc;S14:根据作物分布和面积确定灌域的综合作物系数或根据本阶段的湿润频率和气象条件调整综合作物系数Kc;画出Kc的变化过程曲线,用一个时段平均值来代替一个阶段的作物系数值;S15:综合作物系数与参考作物蒸散发相乘,得到每个灌域的作物需水量;具体计算公式为:(1)(2)其中:2m气温;:饱和水汽压;:实际水汽压;:2m风速;:入射短波辐射;:净辐射;:土壤热通量;:湿度计常数;:作物需水量;:作物系数;:参考作物蒸散发。3.根据权利要求1或2所述的适用于干旱地区的灌域级水量调度方法,其特征在于:在步骤二中,优化配水计算,具体方法为:根据计算年发布的各灌域逐月计划用水量,结合典型年历史作物需水数据,计算适合于计算年的计划用水量;
优化配水模块通过计算年各灌域逐日作物需水量,并利用作物需水以及渠系参数,设置缺水量和配水波动情况最小的目标函数,通过遗传算法寻优最小值得到各灌域逐日的计划用水数据。4.根据权利要求3所述的适用于干旱地区的灌域级水量调度方法,其特征在于:在步骤三中, 实时配水的具体方法为:S31:实时作物需水预测;使用LSTM处理数据缺失时的作物需水预测;其中,LSTM的输入数据有日最高气温、最低气温、平均气温、风速、大气压、比湿、综合作物系数;输出数据为作物需水量; S32:降水处理;降水的等级越高,降水影响的天数越长,按照降水等级被分摊为1、3日;小雨时,降水的影响为当天一天;大雨时,降水的影响为当天及往后两天,当天降水量按照5:3:2的比例向后分配;当降水超过8mm每天时,按照8mm规定当日降水;水量分配的过程中考虑到坦化处理后的降水,若降水不能满足作物需水的所有灌溉,实时配水量减去降水;若降水能满足作物需水,则实时配水量为0;S33:实时配水;利用作物需水...

【专利技术属性】
技术研发人员:张恒飞梅粮飞刘伟程磊周立浩苏楠崔俊杰梁云昊
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:

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