基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法技术

技术编号：40838569 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-01 15:04

本发明专利技术提供了一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法，包括以下步骤：确定上游水库群的需要拦蓄总水量；确定上游水库群中分担防洪任务的水库并分配相应的调度水量；确定各分担防洪任务的水库的调度后的出库流量；计算得到上游水库群的实际拦蓄总水量；上游水库群的需要拦蓄总水量与实际拦蓄总水量的差值绝对值不小于设置值，则增加需要拦蓄总水量，并重新执行上述步骤；评估各分担防洪任务的水库之间的利用均衡情况；如果利用不均衡，则重新分配分担防洪任务的各水库的调度水量，直到各分担防洪任务的水库之间的利用均衡。本发明专利技术可以满足全流域的整体调度需求，为精准一体化调度提供技术支撑。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利水电调度，具体涉及一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法。
技术介绍
得到水库具有调节天然径流的作用，它不仅能防洪、灌溉，为城市提供优质水量，为工业提供廉价的电力，为交通提供经济的水运，为渔业提供丰富的水产，而且能为居民创造优美的环境，做到一库多用，充分发挥水资源的综合效益。水库调度就是利用相关枢纽工程，根据当地的水文条件以及其他因素，进行综合控制水资源利用的技术手段，它对现实当中的水资源控制是很有用的。尽管目前水库需综合考虑防洪、发电及其他综合利用任务之间的主次关系，统一调度，使水库综合效益尽可能最大，但防洪仍是水库最主要的功能。传统的水库调度计算是正向计算，按调度规则的出入库流量、洪水传播时间、水文演进模型推算到下游防洪控制目标站点的流量及水位。在实际调度中，需要基于防洪控制站点的目标水位，反算上游水库的出库流量，确定计划出库流量，决定调度方式。所以现有技术中的常规调度方式无法适应实际的调度需求。因此，需要一种通过控制目标水位来确定上游水库群出库过程的方法，以满足全流域的整体调度需求。目前河道洪水反向演算一般是通过机器学习方法实现的，该方法基于河道上下断面洪水的非线性关系，采用bp神经网络模型训练历史洪水，并用训练得到的网络对下游洪水进行反演。但是该方法需要大量历史数据进行训练，其模型精度依赖于训练样本的数量；且该方法只对上游水库的出库流量进行反演，未对多余水量进行分配。目前现有技术中缺乏一种将反演结果与上游水库水量分配结合，系统性地考虑影响水库调度的各种因素，确定上游水库群出库流量的规则及方法。

技术介绍
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技术实现思路

1、本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法，通过控制目标水位来确定上游水库群出库过程的方法，以满足全流域的整体调度需求，为精准一体化调度提供技术支撑。

2、本专利技术采用的技术方案是：一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法，包括以下步骤：

3、s1，基于设定的下游控制站点的目标水位和调度时段区间，确定上游水库群的需要拦蓄总水量；

4、s2，确定上游水库群中分担防洪任务的水库并分配相应的调度水量；

5、s3，根据各水库的下泄流量的约束条件、设定的调度时段以及所分配的调度水量，确定各分担防洪任务的水库的调度后的出库流量；

6、s4，根据各分担防洪任务的水库的入库流量和调度后的出库流量，计算得到上游水库群的实际拦蓄总水量；

7、s5，上游水库群的需要拦蓄总水量与实际拦蓄总水量的差值绝对值不小于设置值，则根据所述差值绝对值增加需要拦蓄总水量，并重新执行步骤s2-s4，直到上游水库群的需要拦蓄总水量与实际拦蓄总水量的差值绝对值小于设置值；

8、s6，评估各分担防洪任务的水库之间的利用均衡情况；如果利用不均衡，则重新分配分担防洪任务的各水库的调度水量，并重新执行步骤s2-s6，直到各分担防洪任务的水库之间的利用均衡。

9、上述技术方案中，所述步骤s1中，基于设定的目标水位，根据当前水位与站点-水库的调度影响关系曲线确定上游水库群的需要拦蓄总水量。

10、上述技术方案中，所述步骤s2中，根据上下游关系首先列出上游可分担防洪任务的水库集合；计算水库集合中各水库的剩余库容，并将剩余防洪库容为0的水库中水库集合中剔除；将水库集合中各水库中剩余库容减去其自身所承担的防洪任务所预留的库容，得到各水库的可利用库容，将可利用库容大于0的水库作为分担防洪任务的水库。

11、上述技术方案中，所述步骤s2中，基于各分担防洪任务的水库的可利用库容比值，设置各分担防洪任务的水库所承担的调度水量。

12、上述技术方案中，所述步骤s2中，明确各分担防洪任务的水库的可利用库容比值后，针对在主要洪水来源支流上的水库减少其相应的可利用库容比值，将需要拦蓄总水量按照调整后的可利用库容比值对应分配至各分担防洪任务的水库，作为其相应的调度水量。

13、上述技术方案中，步骤s3中，确定任一分担防洪任务的水库的调度后的出库流量的过程包括：确定该水库的调度时段数，将该水库的调度水量除以该水库的调度时段数得到该水库各调度时段的初始流量差；将初始流量差与该水库的计划出库流量相加得到该水库各调度时段的初始下泄流量；根据该水库的下泄流量的约束条件调整该水库各调度时段的初始下泄流量，得到该水库各调度时段的调度后出库流量。

14、上述技术方案中，步骤s3中，确定任一分担防洪任务的水库的调度时段数的过程包括：基于设定的调度时段区间，确定水库群中最上游的水库对下游控制站点的调度时段数；确定该分担防洪任务的水库相对水库群中最上游的水库的滞留时段数，并与水库群中最上游的水库对下游控制站点的调度时段数作差，得到该分担防洪任务的水库的调度时段数。

15、上述技术方案中，步骤s3中，基于约束条件对任一分担防洪任务水库各调度时段的初始流量的调整策略包括：如果该水库任一调度时段的初始下泄流量小于最小下泄流量，则将该水库的最小下泄流量作为该水库该调度时段的调度后流量，反之则将该水库该调度时段的初始下泄流量作为调度后流量；如果该水库始末调度时段与其相邻时段的流量的绝对差值大于设定阈值，则调整超标的调度时段的初始下泄流量，使该调度时段的调度后出库流量其相邻时段的流量的绝对差值小于设定阈值。

16、上述技术方案中，步骤s4中，针对每个分担防洪任务各调度时段的水库的入库流量和调度后的出库流量作差并对调度时段求积分，得到各分担防洪任务在调取区间的实际削减水量；将各分担防洪任务水库在调取区间的实际削减水量求和得到上游水库群的实际拦蓄总水量。

17、上述技术方案中，计算第i个分担防洪任务水库的利用效率ieffi，i和水库群的利用均衡系数ibalance：

18、；

19、；

20、其中,n表示分担防洪任务水库的个数；vtrap,i表示第i个水库实际削减总水量，ieffi，mean表示所有分担防洪任务水库的利用效率均值；

21、当计算得到的水库群的利用均衡系数大于设定值时，下调利用效率与利用效率均值差值大于设定阈值的分担防洪任务水库的可利用库容比值。

22、上述技术方案中，确定任一水库是否在主要洪水来源支流上的过程包括：针对该水库所在的支流查询历史同期流量资料；获取该水库在多个不同的设定时长该支流的流量和，与该水库的上流各支流在相应设定时长内各支流的流量和，并求取两者的比值，如果大于求得的比值大于设定值，则判定该水库所在的支流为主要洪水来源。

23、本专利技术的有益效果是：本专利技术充分考虑汛期洪水特征，根据中下游的防洪形势变化，正确处理防洪预留库容与配合调度的库容，将洪水遭遇概率进行量化，有效节约计算成本；考虑各水库防洪库容量级，包括总库容、剩余防洪库容等，按比例分配需拦蓄的水量；根据各水库的供需关系对各水库需拦蓄的水量进行优化，考虑干流与支流间的并联关本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S1中，基于设定的目标水位，根据当前水位与站点-水库的调度影响关系曲线确定上游水库群的需要拦蓄总水量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2中，根据上下游关系首先列出上游可分担防洪任务的水库集合；计算水库集合中各水库的剩余库容，并将剩余防洪库容为0的水库中水库集合中剔除；将水库集合中各水库中剩余库容减去其自身所承担的防洪任务所预留的库容，得到各水库的可利用库容，将可利用库容大于0的水库作为分担防洪任务的水库。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S2中，基于各分担防洪任务的水库的可利用库容比值，设置各分担防洪任务的水库所承担的调度水量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤S2中，明确各分担防洪任务的水库的可利用库容比值后，针对在主要洪水来源支流上的水库减少其相应的可利用库容比值，将需要拦蓄总水量按照调整后的可利用库容比值对应分配至各分担防洪任务的水库，作为其相应的调度水量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤S3中，确定任一分担防洪任务的水库的调度后的出库流量的过程包括：确定该水库的调度时段数，将该水库的调度水量除以该水库的调度时段数得到该水库各调度时段的初始流量差；将初始流量差与该水库的计划出库流量相加得到该水库各调度时段的初始下泄流量；根据该水库的下泄流量的约束条件调整该水库各调度时段的初始下泄流量，得到该水库各调度时段的调度后出库流量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S3中，确定任一分担防洪任务的水库的调度时段数的过程包括：基于设定的调度时段区间，确定水库群中最上游的水库对下游控制站点的调度时段数；确定该分担防洪任务的水库相对水库群中最上游的水库的滞留时段数，并与水库群中最上游的水库对下游控制站点的调度时段数作差，得到该分担防洪任务的水库的调度时段数。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S3中，基于约束条件对任一分担防洪任务水库各调度时段的初始流量的调整策略包括：如果该水库任一调度时段的初始下泄流量小于最小下泄流量，则将该水库的最小下泄流量作为该水库该调度时段的调度后流量，反之则将该水库该调度时段的初始下泄流量作为调度后流量；如果该水库始末调度时段与其相邻时段的流量的绝对差值大于设定阈值，则调整超标的调度时段的初始下泄流量，使该调度时段的调度后出库流量其相邻时段的流量的绝对差值小于设定阈值。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S4中，针对每个分担防洪任务各调度时段的水库的入库流量和调度后的出库流量作差并对调度时段求积分，得到各分担防洪任务在调取区间的实际削减水量；将各分担防洪任务水库在调取区间的实际削减水量求和得到上游水库群的实际拦蓄总水量。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：计算第i个分担防洪任务水库的利用效率Ieffi，i和水库群的利用均衡系数Ibalance：

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【技术特征摘要】

1.一种基于控制站点目标水位反算上游水库群出库的调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中，基于设定的目标水位，根据当前水位与站点-水库的调度影响关系曲线确定上游水库群的需要拦蓄总水量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤s2中，根据上下游关系首先列出上游可分担防洪任务的水库集合；计算水库集合中各水库的剩余库容，并将剩余防洪库容为0的水库中水库集合中剔除；将水库集合中各水库中剩余库容减去其自身所承担的防洪任务所预留的库容，得到各水库的可利用库容，将可利用库容大于0的水库作为分担防洪任务的水库。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤s2中，基于各分担防洪任务的水库的可利用库容比值，设置各分担防洪任务的水库所承担的调度水量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤s2中，明确各分担防洪任务的水库的可利用库容比值后，针对在主要洪水来源支流上的水库减少其相应的可利用库容比值，将需要拦蓄总水量按照调整后的可利用库容比值对应分配至各分担防洪任务的水库，作为其相应的调度水量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤s3中，确定任一分担防洪任务的水库的调度后的出库流量的过程包括：确定该水库的调度时段数，将该水库的调度水量除以该水库的调度时段数得到该水库各调度时段的初始流量差；将初始流量差与该水库的计划出库流量相加得到该水库各调度时段的初始下泄流量；根据该水库的下泄流量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安强，王安琪，喻杉，任金秋，荆柱，王学敏，李荣波，邹强，李肖男，张丹，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人