洪水调度优化方法、装置、可读存储介质及电子设备与流程

本发明涉及水动力，特别是涉及一种洪水调度优化方法、装置、可读存储介质及电子设备。

背景技术：

1、开展区域的洪水模型的研究，对于提高洪水预警预报水平、支持防洪调度、减少洪灾损失具有重大的现实意义。峡江库区的水动力研究，重点关注河道水位及超标准洪水导致的库区淹没。已有学者就一二维耦合的方式对库区洪水演进进行探索。

2、通常一维水动力模型采用mike 11模型模拟河道水位；二维水动力模型采用mike21模型模拟淹没区洪水；结构物模型用于计算上、下游两个水位点(h-point)之间的流量，即水工建筑物被安置在计算网格点的流量点处。通过这些模型模拟结果较真实地反映了结构物的阻水及过流效果。但是如何减少洪水淹没风险与损失，目前仍然没有有效的解决方案。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，有必要针对现有技术中的问题，提供一种洪水调度优化方法、装置、可读存储介质及电子设备。

2、本发明公开了一种洪水调度优化方法，包括：

3、建立河道的一维水动力模型，以及构建所述河道周边的洪水区域的二维水动力模型；

4、建立所述一维水动力模型和所述二维水动力模型之间的模型耦合方式，得到耦合模型，并基于历史洪水数据对所述耦合模型进行参数率定；

5、确定优化目标和调度参数，并建立所述优化目标的调度优化函数，所述调度优化函数包括水资源控制优化、上游提防安全优化和下游防汛安全优化；

6、调整所述调度参数，并基于所述耦合模型对所述调度优化函数的各个参数进行调整，以在达到所述优化目标的情况下，寻找出所述调度优化函数为最小值时所述调整参数的值。

7、进一步的，上述洪水调度优化方法，其中，所述调度优化函数为：

8、

9、式中：ewl为结束时刻控制点水位，twl为目标蓄水位，k1为下游安全系数，qp为闸门最大排放流量，k2为上游安全系数，mwl为控制点最高水位，q为安全排放流量，wl为安全水位。

10、进一步的，上述洪水调度优化方法，其中，所述调度参数为闸门最大排放流量。

11、进一步的，上述洪水调度优化方法，其中，所述一维水动力模型为：

12、x、t分别为计算点空间和时间的坐标，a为过水断面面积，q为过流流量，h’为水位，q’为旁侧入流流量，c为谢才系数，r为水力半径，α为动量校正系数，g为重力加速度；

13、所述二维二维水动力模型为：

14、

15、

16、其中，t为时间，h为水深，z为水位，u、v为x、y方向沿垂线平均的水平流速分量，g为重力加速度，n为糙率，q为源汇项；

17、所述建立一维水动力模型和所述二维水动力模型之间的模型耦合方式的步骤包括：

18、在所述一维水动力模型沿程加入共加入43个侧向结构物，以岸堤高程作为侧向堰坝堤顶，并在堰坝结构物后设置水库库容；

19、进行一维模型计算，提取侧向结构物溢流流量后作为边界加入二维模型，模拟淹没过程。

20、进一步的，上述洪水调度优化方法，其中，所述调整所述调度参数，并基于所述耦合模型对所述调度优化函数的各个参数进行调整的步骤包括：

21、所述调度参数，并基于所述耦合模型，结合粒子群算法对所述调度优化函数的各个参数进行调整。

22、本发明还公开了一种洪水调度优化装置，包括：

23、第一建立模块，用于建立河道的一维水动力模型，以及构建所述河道周边的洪水区域的二维水动力模型；

24、第二建立模块，用于建立所述一维水动力模型和所述二维水动力模型之间的模型耦合方式，得到耦合模型，并基于历史洪水数据对所述耦合模型进行参数率定；

25、第三建立模块，用于确定优化目标和调度参数，并建立所述优化目标的调度优化函数，所述调度优化函数包括水资源控制优化、上游提防安全优化和下游防汛安全优化；

26、优化模块，用于调整所述调度参数，并基于所述耦合模型对所述调度优化函数的各个参数进行调整，以在达到所述优化目标的情况下，寻找出所述调度优化函数为最小值时所述调整参数的值。

27、进一步的，上述洪水调度优化装置，其中，所述调度优化函数为：

28、

29、式中：ewl为结束时刻控制点水位，twl为目标蓄水位，k1为下游安全系数，qp为闸门最大排放流量，k2为上游安全系数，mwl为控制点最高水位，q为安全排放流量，wl为安全水位。

30、进一步的，上述洪水调度优化装置，其中，所述一维水动力模型为：

31、x、t分别为计算点空间和时间的坐标，a为过水断面面积，q为过流流量，h’为水位，q’为旁侧入流流量，c为谢才系数，r为水力半径，α为动量校正系数，g为重力加速度；

32、所述二维二维水动力模型为：

33、

34、

35、其中，t为时间，h为水深，z为水位，u、v为x、y方向沿垂线平均的水平流速分量，g为重力加速度，n为糙率，q为源汇项；

36、所述建立一维水动力模型和所述二维水动力模型之间的模型耦合方式的步骤包括：

37、在所述一维水动力模型沿程加入共加入43个侧向结构物，以岸堤高程作为侧向堰坝堤顶，并在堰坝结构物后设置水库库容；

38、进行一维模型计算，提取侧向结构物溢流流量后作为边界加入二维模型，模拟淹没过程。

39、本发明还公开了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述任一所述的机洪水调度优化方法。

40、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一所述的洪水调度优化方法。

41、本发明是基于一维水动力模型及二维水动力模型的基础上提出一二维耦合的模型方式，该耦合方式尽可能的还原了真实的淹没情况，然后根据峡江枢纽实际情况及调度习惯，通过率定完成的水动力模型为基础模型，并提出了适合该区域的优化目标函数。本发明在模拟洪水淹没的同时进行实时优化调度，根据模拟数据优化并制定匹配的调度方案，减少洪水淹没风险与损失。

技术特征：

1.一种洪水调度优化方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的洪水调度优化方法，其特征在于，所述调度优化函数为：

3.如权利要求1所述的洪水调度优化方法，其特征在于，所述调度参数为闸门最大排放流量。

4.如权利要求1所述的洪水调度优化方法，其特征在于，所述一维水动力模型为：

5.如权利要求1所述的洪水调度优化方法，其特征在于，所述调整所述调度参数，并基于所述耦合模型对所述调度优化函数的各个参数进行调整的步骤包括：

6.一种洪水调度优化装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的洪水调度优化装置，其特征在于，所述调度优化函数为：

8.如权利要求6所述的洪水调度优化装置，其特征在于，所述一维水动力模型为：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述的机洪水调度优化方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一所述的洪水调度优化方法。

技术总结
本发明公开了一种洪水调度优化方法、装置、可读存储介质及电子设备，该方法包括：建立河道的一维水动力模型，以及构建所述河道周边的洪水区域的二维水动力模型；建立一维水动力模型和二维水动力模型之间的模型耦合方式，得到耦合模型，并基于历史洪水数据对耦合模型进行参数率定；确定优化目标和调度参数，并建立优化目标的调度优化函数；调整所述调度参数，并基于所述耦合模型对所述调度优化函数的各个参数进行调整，以在达到所述优化目标的情况下，寻找所述调度优化函数为最小值时所述调整参数的值。根据模拟数据优化并制定匹配的调度方案，减少洪水淹没风险与损失。

技术研发人员：陈杰,张煜,万迪文,毛鑫,徐曙光
受保护的技术使用者：江西省水投江河信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19