本发明专利技术公开了一种水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法及系统，构建水网系统多过程耦合模型的多层次框架；基于共同时空单元下的多层次框架构建水网系统多过程耦合模型；设定目标函数，基于目标函数的模拟过程构建多目标优化调度模型，选出最优综合效益对应的调控方案为最优调控方案；构建水流系统的拓扑结构模型，计算得到控后的水流流动模式，计算调控后的水流流动模式与预期有序水流流动模式的差异，基于调控后的水流流动模式与预期有序水流流动模式的差异得到最优调控方案的失序位置，对最优调控方案的失序位置纠偏得到最终的水流综合调控方案。本发明专利技术能够制定更加符合实际情况的水流综合调控方案。
1、水网系统是以自然河湖为基础、引调排水工程为通道、调蓄工程为结点、智慧调控为手段，集水资源优化配置、流域防洪减灾、水生态系统保护等功能于一体的综合体系，通过合理调节水流，加强对洪水蓄泄关系、水资源时空分配和水安全风险状况的调节作用，形成的集防洪减灾、水资源调配、水生态保护等功能为一体的水流网络体系，传统的水网系统调控方法存在一些局限性，无法充分考虑多功能、多过程之间的协调关系，导致调控效率低下，资源浪费严重的问题，此外，传统方法往往对外部环境变化较为敏感，难以应对复杂的水资源管理问题。
1、专利技术目的：提供一种水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，以解决现有技术存在的上述问题。另一方面提供水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控系统。
3、步骤s1、构建水网系统多过程耦合模型的多层次框架，包括：基础层、中间层和高级层，所述基础层为水网区域的水平衡模型，所述中间层包括：水网区域的水动力模型、水质模型、水生态模型，所述高级层包括：水网区域的水资源配置模型、水经济模型、水风险模型；
>4、步骤s2、分别划分水网区域的水平衡模型、水动力模型、水质模型、水生态模型、水资源配置模型、水经济模型、水风险模型的空间尺度和时间尺度，得到各个模型的最小时空单元，采用插值和重采样法构建各个模型共同的时间单元，采用特征对齐法构建各个模型共同的空间单元，基于共同时空单元下的多层次框架构建水网系统多过程耦合模型；5、步骤s3、分别设定水资源调配、生态节律调节、洪涝蓄泄调节对应的目标函数，将设定的目标函数输入水网系统多过程耦合模型，计算得到目标函数的模拟过程参数，基于模拟过程参数构建多目标优化调度模型，采用线性加权法将多目标优化调度模型的多目标转为单目标，得到单目标优化调度模型，采用swot分析法生成调控方案集，将调控方案集输入单目标优化调度模型，计算得到每个调控方案的综合效益，选出最优综合效益对应的调控方案为最优调控方案；
6、步骤s4、构建水流系统的拓扑结构模型，收集水流流动情况输入水流系统的拓扑结构模型，计算得到水流流动模式，即为调控后的水流流动模式，基于最优调控方案得到预期有序水流流动模式，计算调控后的水流流动模式与预期有序水流流动模式的差异，基于调控后的水流流动模式与预期有序水流流动模式的差异得到最优调控方案的失序位置，对最优调控方案的失序位置纠偏得到最终的水流综合调控方案。
7、根据本申请的一个方面，所述步骤s1进一步为：
8、步骤s11、构建水网区域的水平衡模型作为水网系统多过程耦合模型的多层次框架的基础层，包括：大气模块、地表水模块、土壤水模块和地下水模块，设置水网内部水平衡机制和水网与外界的水量交换机制；
9、步骤s12、构建水网区域的水动力、水质、水生态模型作为水网系统多过程耦合模型的多层次框架的中间层；
10、步骤s13、构建水资源配置模型、水经济模型和水风险模型，收集水网系统数据分别输入水资源配置模型、水经济模型和水风险模型计算，基于水资源配置模型、水经济模型和水风险模型的计算结果构建综合水资源管理决策支持模型，作为水网系统多过程耦合模型的多层次框架的高级层。
11、根据本申请的一个方面，所述步骤s11进一步为：
12、步骤s11a、构建大气、地表水、土壤水和地下水四个模块，大气模块包括：降水子模块和蒸散发过程子模块，地表水模块包括：冰川积雪子模块、植被冠层子模块、水分运移和储存过程子模块，土壤水模块包括：冻结层固态水分子模块和非冻结层液态水分子模块，地下水模块包括：浅水承压水储水量子模块和深层承压水储水量子模块；
13、步骤s11b、设置降水为地表水模块、土壤水模块和地下水模块的水分输入，设置蒸散发为地表水模块、土壤水模块和地下水模块的水分输出，将水分输入和水分输出设置为水网内部水平衡机制；
14、步骤s11c、使用大气模块计算得到降水水量，将降水水量依次输入地表水模块、土壤水模块和地下水模块，分别计算得到水网来水水量，收集水网区域本地天然径流量输入地表水模块，计算得到地表出境水量，将水网来水水量和地表出境水量设置为水网与外界的水量交换机制。
15、根据本申请的一个方面，所述步骤s12进一步为：
16、步骤s12a、将水网系统中的纲、目划分为一维河段单元，将水网系统中的结划分为二维网格单元，将一维河段单元和二维网格单元输入水平衡模型，计算得到流量和水位输出，基于流量和水位输出构建水网系统水动力模型；
17、步骤s12b、将水质源污染源输入水网区域水动力模型计算，将得到的计算结果耦合水质运输方程和水质放映方程，构建水网区域水质模型；
18、步骤s12c、构建水网区域生态过程模型，耦合水网区域生态过程模型、水网区域水动力模型和水网区域水质模型，得到综合水网水生态模型，作为水网系统多过程耦合模型的多层次框架的中间层。
19、根据本申请的一个方面，所述步骤s2进一步为：
20、步骤s21、划分水网区域的水平衡模型、水动力模型、水质模型、水生态模型、水资源配置模型、水经济模型、水风险模型的空间尺度，将水网系统的纲、目、结作为计算节点分别计算水网区域的水平衡模型、水动力模型、水质模型、水生态模型、水资源配置模型、水经济模型、水风险模型在该节点的数据，得到空间数据集；
21、步骤s22、划分水网区域的水平衡模型、水动力模型、水质模型、水生态模型、水资源配置模型、水经济模型、水风险模型的时间尺度，得到时间数据集；
22、步骤s23、基于空间数据集和时间数据集得到多层次框架中各个模型的最小时空单元，采用插值和重采样法构建各个模型共同的时间单元，采用特征对齐法构建各个模型共同的特征空间单元，得到各个模型共同的时空单元，即多层次框架的时空单元，基于时空单元下的多层次架构构建水网系统多过程耦合模型。
23、根据本申请的一个方面，所述步骤s21进一步为：
24、步骤s21a、采用流域、子流域、水文响应单元逐级划分水网区域水平衡模型的空间尺度，采用水网系统纲、目、结和河段为单位依次划分水网区域水动力模型、水质模型和水生态模型的空间尺度，采用多级行政区划划分水网区域水资源配置模型、水经济模型，采用子流域和河段划分水网区域水风险模型的空间尺度；
25、步骤s21b、将水网系统的纲、目、结作为计算节点分别计算水网区域的水平衡模型、水动力模型、水质模型、水生态模型、水资源配置模型、水经济模型、水风险模型在该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S1进一步为：
3.如权利要求2所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S11进一步为：
4.如权利要求2所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S12进一步为：
5.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S2进一步为：
6.如权利要求5所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S21进一步为：
7.如权利要求5所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S22进一步为：
8.如权利要求5所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S23进一步为：
9.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S3进一步为：
10.如权利要求9所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S32进一步为：
11.如权利要求9所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S33进一步为：
12.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤S4进一步为：
13. 水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控系统，其特征在于，包括：
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【技术特征摘要】
1.水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤s1进一步为：
3.如权利要求2所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤s11进一步为：
4.如权利要求2所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤s12进一步为：
5.如权利要求1所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤s2进一步为：
6.如权利要求5所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的水流综合调控方法，其特征在于，所述步骤s21进一步为：
7.如权利要求5所述的水网系统多功能多过程均衡协调优化的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李云玲，刘为锋，郭旭宁，李原园，邢西刚，杜涛，马睿，潘扎荣，唱彤，郑成鑫，刘奇，
申请(专利权)人：水利部水利水电规划设计总院，
类型：发明
国别省市：
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