【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法和系统，属于灌区水资源管理。
技术介绍
1、全球水资源时空分布不均，且受到气候变化等因素的影响，不同时段的水资源供给量会有所波动。而农业灌溉作为灌区承担的主要职责，具有较为集中的自然灌溉期，需水量随时期变化明显；而生活饮用水、环境生态流量等必要用水需求，则需要时刻满足。这对灌区的水资源有效管理提出了要求。特别是在干旱地区和水资源匮乏地区，灌区水资源管理显得尤为重要。
2、进一步，中国专利申请（公告号：cn116664340a）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：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。
3、上述水量调度方法基于作物需水预测数据、计划用水数据以及降雨量，进行实时配水，主要涉及对作物需水量的预测以及计算实时配水量，但没有给出具体的供水方案，导致灌区水资源无法精准调度以及准确配给，影响灌区水资源利用效率和可持续性，不利于灌区水资源管理方案的推广使用。
4、进一步，上述方案也未涉及灌区上游流域来水的计算，由于灌区上游流域来水主要受降雨量、
5、本
技术介绍
中公开的信息仅用于理解本专利技术构思的背景，因此它可以包括不构成现有技术的信息。
技术实现思路
1、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，充分考虑灌区上游流域来水的动态变化和不确定性，基于灌区流域的降雨预报数据，结合地表产汇流机理和地理信息数据，得到渠首断面的来水流量过程，从而可以准确获知上游流域来水量，进而可以准确调控灌区渠系内水量；同时，根据闸门信息和渠道断面数据，运用数字孪生算法，构建渠系数值仿真模型，并结合寻优算法，对闸门启闭方案进行演算，得到闸门启闭最佳方案，从而使得灌区水资源可以精准调度以及准确配给，实现灌区准确供水，因而可以有效提升灌区水资源利用效率和可持续性，利于灌区水资源管理方案的推广使用。
2、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真系统，通过设置来水预报模块、需水预测模块、水资源配置模块、启闭寻优模块、输水调度模块和结果展示模块，从而可以根据降雨预报数据，启动水资源全流程数值仿真计算，并涉及来水预报、需水预测、水量配置方案、闸群优化调度等水资源管理环节，通过数字化技术将实体系统与虚拟仿真模型相结合，因而可以实现对实体系统的精确建模、监测、预测和优化。
3、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的三在于提供一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法和系统，通过仿真计算，对灌区范围水量供给、需求及配置情况进行科学、准确地评估，有效增强灌区水资源管理能力；同时梳理灌区水资源管理全流程，从上游流域来水量预报、灌区范围需水量预测，到区域可供水量分配，再到闸门启闭方案寻优，实现了对水资源的实时监测、精准调度和科学管理。
4、为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
5、一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，包括以下内容：
6、基于灌区流域的降雨预报数据，结合地表产汇流机理和地理信息数据，得到渠首断面的来水流量过程；
7、根据灌区需水量随时间的变化规律，预测某时刻的区域需水量；
8、基于来水流量过程，计算灌区预报时段内的可供水总量，并根据区域需水量以及需水权重，对可供水总量进行分配，生成全灌区水资源分配数据；
9、根据闸门信息和渠道断面数据，运用数字孪生算法，进行全渠段数值建模，得到渠系数值仿真模型，用于渠系调度方案的效果演算；
10、基于全灌区水资源分配数据，运用寻优算法，调用渠系数值仿真模型，对闸门启闭方案进行演算，并基于优化目标，得到闸门启闭最佳方案，实现基于数字孪生的灌区水资源管理仿真。
11、本专利技术经过不断探索以及试验，充分考虑灌区上游流域来水的动态变化和不确定性，基于灌区流域的降雨预报数据，结合地表产汇流机理和地理信息数据，得到渠首断面的来水流量过程，从而可以准确获知上游流域来水量，进而可以准确调控灌区渠系内水量；同时，根据闸门信息和渠道断面数据，运用数字孪生算法，构建渠系数值仿真模型，并结合寻优算法，对闸门启闭方案进行演算，得到闸门启闭最佳方案，从而使得灌区水资源可以精准调度以及准确配给，实现灌区准确供水，因而可以有效提升灌区水资源利用效率和可持续性，利于灌区水资源管理方案的推广使用。
12、进一步，本专利技术通过仿真计算，对灌区范围水量供给、需求及配置情况进行科学、准确地评估，有效增强灌区水资源管理能力；同时梳理灌区水资源管理全流程，从上游流域来水量预报、灌区范围需水量预测，到区域可供水量分配，再到闸门启闭方案寻优，实现了对水资源的实时监测、精准调度和科学管理，从而提升灌区水资源利用效率和可持续性。
13、更进一步，本专利技术能够全面考虑灌区水资源灌溉体系，借助数字孪生技术，给出水资源精细化调配方案，提高灌溉效率，减少水资源浪费，从而保障农业生产的稳定性和可持续发展。
14、作为优选技术措施：
15、基于灌区流域的降雨预报数据，结合地表产汇流机理和地理信息数据，得到渠首断面的来水流量过程的方法如下：
16、步骤11：获取包括灌区地形信息的数字高程模型数据；并对数字高程模型数据进行处理，确定灌区上游流域范围；
17、步骤12：获取灌区上游流域范围内的降雨预报数据，并基于降雨预报数据构建离散分布的点位降雨量预报矩阵；再通过泰森多边形转换方法，将点位降雨量预报矩阵转换为面平均降雨量预报矩阵；
18、步骤13：根据区域气候、地貌、产汇流条件以及土壤水量交换关系，构建降雨产汇流关系方程；
19、步骤14：将步骤12得到的面平均降雨量预报矩阵代入步骤13中的降雨产汇流关系方程，得到灌区渠首断面处的时级、日级和旬级的来水流量过程。
20、作为优选技术措施：
21、对数字高程模型数据进行处理，确定灌区上游流域范围的方法如下：
22、步骤111：对获取的数字高程模型数据进行预处理，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
7.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
8.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
9.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
10.一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的灌区水资源管理仿真方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：戴霆宇，何乐敏，麦子浚，闵皆昇，周璐，吴健明，
申请(专利权)人：浙江远算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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