【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利防洪调度，具体地涉及基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法。
技术介绍
1、水利工程防洪兴利调度由工程洪水调度和水资源综合利用调度两部分组成，实现在防治洪水灾害的同时，有效利用洪水资源，协调防洪与兴利制约关系。工程洪水调度目标是通过过流建筑物的运行调度，在保证工程安全的前提下，顺利下泄上游来水。兴利调度任务为水资源综合利用，主要目标是通过兴利综合调度，在满足工程自身安全、过洪、灌溉、航运、生态等要求前提下，最大程度减少弃水，实现优化调度；
2、现有技术的防洪兴利调度方法，其技术方案都是基于丰富的实践经验和水文资料，根据不同流域、季节的水文特点进行灵活调整；
3、现有技术的优点在于：对于小型水库工程，现有技术的调度方法较为简单、实用；
4、但随着气候变化与经济社会高速发展共同作用下，水利防洪、发电、供水、航运、生态等需求不断提高，对水利工程防洪兴利调度决策精细化、科学化的需求也不断提高，现有技术的缺陷则逐渐浮现；
5、现有技术的缺陷在于：
6、1.由于现有技术是基于经验和过往的历史资料，从而无法进行量化预测，过度依赖人的经验，对于现代精细化决策的适应度非常低；
7、2.由于现有技术依赖人的经验进行决策，从而无法适用于大型水利工程的调度需求；
8、3.由于现有技术无法量化决策过程，从而造成了预见期短，且调度精度有限的问题；
9、4.由于现有技术预见期短，且调度精度有限，于是进一步又产生了难以应对复杂情况，以及造成了协调
技术实现思路
1、本专利技术针对上述问题，提供基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其目的在于实现数据在各单元模块间精准快速流转；根据预演结果，精确掌握洪水过洪的持续时间、洪峰流量；实现优化调度预案，且充分发挥水利工程防洪兴利综合调度作用；提升防洪兴利调度精细化、科学化水平，且最大限度地利用水资源，获得尽可能大的综合运行效益。
2、为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：
3、一种基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，包含以下步骤：
4、s100.构建水利工程数据底板；
5、s200.执行来水预报子流程；
6、s300.执行洪水演进子流程；
7、s400.执行洪水预警子流程；
8、s500.执行多目标智能调度子流程；
9、s600.执行三维可视化子流程。
10、优选地，所述水利工程数据底板包含数据库存储、数据文件存储，用于存储水利工程的上游洪水影响范围内的dem数据、dom数据、水下地形数据、水文站点监测数据；其中：
11、所述上游洪水影响范围内的dem数据的精度为格网尺寸不大于2m；
12、所述dom数据的精度为分辨率不大于0.5m空间分辨率；
13、所述水下地形数据的精度为断面间隔不大于200m，且测点间距不大于1m，且格网尺寸不大于5m；
14、所述水文站点监测数据包含监测范围内的各观测站点的实时降雨量数据、按时间顺序排列的历史降雨量数据、蒸散发数据、重要控制断面的实时水位、重要控制断面的历史水位、流量数据。
15、优选地，s200中所述来水预报子流程具体包含以下步骤：
16、s210.以所述上游洪水影响范围内的dem数据为基础，通过gis工具软件的水文分析模块，对上游洪水影响范围划分小流域，并确定汇流关键断面；具体包含以下步骤：
17、s211.对dem基础数据进行洼地填充；
18、s212.确定水流方向；
19、s213.计算得到汇流累积量；
20、s214.确定流域面积；
21、s215.提取河网，并对河网分级；
22、s216.最终对所述上游洪水影响范围划分所述小流域，并确定所述汇流关键断面；
23、s220.根据s210中得到的所述上游洪水影响范围的流域特征，以新安江模型作为基础，构建来水预报模型，同时设定所述新安江模型的参数；其中：所述新安江模型的参数包含：流域面积、流域蒸散发能力折射系数、流域总蓄水容量、蓄水容量抛物线指数、流域的平均自由水容量、流域的自由水蓄水容量曲线指数、自由水蓄水容量对壤中流的出流系数、自由水蓄水容量对地下水的出流系数、深层水消退系数、地下径流消退系数；
24、s230.获得关于所述新安江模型的最优参数值组合；具体包含以下步骤：
25、s231.为所述新安江模型的参数赋予一组参数初始值；
26、s232.读取所述水利工程数据底板中的监测范围内的所述历史降雨量数据、所述蒸散发数据作为模型初始输入值进行模拟计算，计算得到并输出关于所述汇流关键断面的流量过程；所述汇流关键断面的流量过程为按时间顺序排列的流量值的集合；
27、s234.将s232输出的所述汇流关键断面的流量过程与历史实测的流量过程进行对比，采用纳什效率系数或均方根误差，量化所述新安江模型的模拟精度，对所述新安江模型的参数进行率定；
28、s235.重复执行s231～s234，逐步逼近直至得到所述最优参数值组合；
29、s240.将实测降雨量、实测流域蒸散发量输入进所述新安江模型；
30、s250.通过所述新安江模型计算得到所述上游洪水影响范围内的所述汇流关键断面的预报流量过程；
31、s260.将s250中得到的所述汇流关键断面的预报流量过程实时存储到所述水利工程数据底板中，作为所述洪水演进子流程的初始数据。
32、优选地，所述洪水演进子流程具体包含以下步骤：
33、s310.概化所述汇流关键断面到工程坝前河道；具体包含以下步骤：
34、s311.将入口断面设为所述上游洪水影响范围内的所述汇流关键断面；
35、s312.基于所述水利工程数据底板中的所述水下地形数据、所述水文站点监测数据，将河道形态简化为具有代表性特征的线段集合或面域集合；
36、s313.设置河道断面，具体包含设置干流控制断面间距的值、支流河道控制平均断面间距的值；
37、s320.采用未经简化的动力波方程构建一维河道的水动力洪水演进模型，按下式表达：
38、
39、其中：x为里程，单位为m；t为时间，单位为s；z为水位，单位为m；b为过水断面宽度，单位为m；q为流量，单位为m3/s；q为侧向单宽流量，单位为m2/s；a为过水断面面积，单位为m2；g为重力加速度，单位为m/s2；u为断面平均流速，单位为m/s；β为校正系数，无量纲；r为水力半径，单位为m；c为谢才系数，按下式表达：
40、c＝r1/6/n
41、其中：n为曼宁糙率系数；
42、s330.进行模拟计算，直至模拟结果与实测数据的吻合度达到人工预设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：所述水利工程数据底板包含数据库存储、数据文件存储，用于存储水利工程的上游洪水影响范围内的DEM数据、DOM数据、水下地形数据、水文站点监测数据；其中：
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S200中所述来水预报子流程具体包含以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：所述洪水演进子流程具体包含以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S320中还包含用于表征河道拓扑结构的河流编码循环结构、用于表征断面相对位置的断面编码循环结构；其中：所述断面编码循环结构嵌套在所述河流编码循环结构中；
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S400中所述洪水预警子流程具体包含以下步骤：
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S520中，所述生态调度模型按下式表达：
9.根据权利要求8所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S520中，所述多目标协调模型采用隶属度函数表征期望目标的实现程度、满意度，按下式表达：
10.根据权利要求9所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：S600中所述三维可视化子流程中，利用可视化引擎调用所述水利工程数据底板中的工程场景数据、水利专业模型计算成果数据，然后进行渲染呈现；其中：
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：所述水利工程数据底板包含数据库存储、数据文件存储，用于存储水利工程的上游洪水影响范围内的dem数据、dom数据、水下地形数据、水文站点监测数据；其中：
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：s200中所述来水预报子流程具体包含以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：所述洪水演进子流程具体包含以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的水利工程多目标四预调度方法，其特征在于：s320中还包含用于表征河道拓扑结构的河流编码循环结构、用于表征断面相对位置的断面编码循环结构；其中：所述断面编码循环结构嵌套在所述河流编码循环结构中；...
【专利技术属性】
技术研发人员：由星莹，刘浩杰，朱乔利，王力军，吕运锋，李德，梁建波，何成威，吴铮，刘强强，
申请(专利权)人：湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。