一种流域内调水工程的动态调水方法与流程

本发明涉及调水工程领域，具体涉及一种流域内调水工程的动态调水方法。

背景技术：

1、调水工程是各流域进行用水平衡的一种手段，将水资源较丰富区域的水调到水资源紧缺的区域，以达到地区间调剂水量盈亏，解决缺水地区水资源需求的一种重要措施。现有技术中，调水工程一般分为两种，一种是跨流域的调水工程，另一种是流域内的调水工程。流域内的调水工程一般涉及到流域辐射面积大、水资源利用复杂的区域，相比于跨流域的调水工程，流域内的调水成本低，针对流域内的蓄水量不平衡，需要制定、规划精细的调水路径，流域内一般离河流近的区域获水容易，通过一些小的支流、水的渗流可以轻松供水，但是对于离流域较远的区域，水自流的供给量少，往往不能满足复杂的需水要求。所以，亟需提出一种流域内调水工程的动态调水方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种流域内调水工程的动态调水方法，从调水成本、水资源利用等多角度考虑优化调水过程。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种流域内调水工程的动态调水方法，其包括以下步骤：

4、s1：确定流域的供水范围以及流域内可供水的河流，将河流可供水的范围作为主动辐射范围，流域的供水范围内去掉主动辐射范围剩下的区域作为被动辐射范围；

5、s2：将河流拆分成若干供水段，每个供水段两侧的主动辐射范围为主动辐射单元，将被动辐射范围拆分成若干被动辐射单元，计算主动辐射单元与被动辐射单元的需水量；

6、s3：根据被动辐射单元与主动辐射单元之间的需水量，计算每个供水段的向内调水量、向外调水量，建立流域内供水段之间进行水调度的成本模型；

7、考虑各供水段的向内调水量、向外调水量，以及根据成本模型计算出的供水段之间的调水成本，动态规划供水段之间的调水路径。

8、进一步地，计算主动辐射范围的方法为：

9、s11：根据河流拆分成的供水段，使每个供水段的蓄水量相同，根据上一年供水段的年平均蓄水量q1、历史目标年份段内降雨量、冰川融雪量的波动情况估算下一年供水段的年平均蓄水量q2；

10、

11、其中，m为供水段的数量，n为历史目标年份段的年份数量，n为年份编号，jn为历史目标年份段内第n年的降雨量，k1为降雨量与流域蓄水量的关系系数，tn为历史目标年份段内第n年的平均温度，λ为年温度变化与冰川融雪量的关系系数，k2为冰川融雪量与流域蓄水量的关系系数，rn为统计的第n年的冰川融雪量；

12、s12：沿着供水段的河流两侧垂直绘制单元分割线，直到与供水范围的边沿线相交，单元分割线、供水范围的边沿线以及供水段合成评估单元，计算供水段可实现的主动辐射面积sm：

13、

14、其中，q1为流域内农作物单位面积的年需水量，q2为生活用水的人均年需水量，q3为工业用水的单个厂房平均年需水量，τ1为流域内的居民的居住密度，τ2为流域内的厂房密度，m为供水段的编号，q′为供水段不同时段的低警戒水位的蓄水量，k为供水段在不同时期的供水系数，0<k<1；

15、s13：根据对应供水段的长度lm计算辐射宽度将供水段两侧宽度为的范围作为主动辐射单元，将相邻供水段两侧的主动辐射单元进行平滑连接，得到供水范围内的主动辐射范围。

16、进一步地，计算主动辐射单元与被动辐射单元的需水量具体为：

17、s21：在供水段两侧lm×dm的范围内分别统计农作物的种植面积a、居民的数量b和厂房的数量c，计算主动辐射单元的真实需水量q真实；

18、q真实＝a×q1+b×q2+c×q3；

19、s22：将每个主动辐射单元邻近的被动辐射单元按照功能性划分为居民区、农牧业区和工业区，计算不同居民区、农牧业区和工业区的真实需水量q居民、q农牧、q工业；

20、

21、其中，ai为被动辐射单元内划分的第i个农牧业区，bj为被动辐射单元内划分的第j个居民区，cr为被动辐射单元内划分的第r个工业区，i、j、r分别为农牧业区、居民区和工业区的编号，i、j、r分别为被动辐射单元内划分出的农牧业区、居民区和工业区的总量；

22、s23：计算被动辐射单元内的总的真实需水量q′真实；

23、q′真实＝q居民+q农牧+q工业。

24、进一步地，步骤s3包括：

25、s31：根据供水段的最大供水量qmax＝q2-q′，计算剩余供水量

26、s32：比较剩余供水量与真实需水量q′真实的大小；

27、若则计算供水段的向外调水量

28、若则计算供水段的向内调水量

29、若则计算供水段的向内调水量向外调水量

30、s33：统计可以向外调水的供水段，并得到向外调水量数据组为第α个可以向外调水的供水段的调水量，α为可以向外调水的供水段总量；

31、统计需要向内调水的供水段，并得到向内调水量数据组为第β个需要向内调水的供水段的调水量，β为需要向内调水的供水段总量；

32、s34：建立流域内进行水调度的成本模型；

33、s35：根据每个需要向内调水的供水段β和调水量计算供水段β与供水段α之间的调水量代入成本模型中，计算供水段β与供水段α之间的调水成本

34、s36：得到供水段β与每个供水段α之间的调水成本数据组并筛选出最小值计算最小值对应的供水段αmin的调水量与供水段β和调水量之间的差值；

35、若则供水段β所需的调水量可以全部从供水段αmin中获取，将调水量从向内调水量数据组中删除，更新向内调水量数据组；且将向外调水量数据组中的调水量修改为更新向外调水量数据组；供水段β只从供水段αmin中获取调水；

36、若则供水段β可以供水段αmin中获得部分调水量，将调水量从向外调水量数据组中删除，更新向内调水量数据组，且将向内调水量数据组中调水量修改为更新向内调水量数据组，供水段αmin只向供水段β调水；

37、若则供水段β刚好从供水段αmin中获得全部调水量，将调水量从向外调水量数据组中删除，更新向内调水量数据组，且将向内调水量数据组中调水量删除，更新向内调水量数据组；供水段β只从供水段αmin中获取调水，供水段αmin也只向供水段β调水；

38、s37：更新完向外调水量数据组、向内调水量数据组后，重复步骤s33-s36，直到规划好每个需要向内调水的供水段β与可以向外调水的供水段α之间的调水路径后，根据供水段β与供水段α之间规划的调水路径，在流域内进行动态调水。

39、进一步地，流域内进行水调度的成本模型为：

40、

41、其中，pe为泵站所处地区的电费，c为单位距离调水所需电费的换算系数，q调水为调水量，pe泵站的出水扬程，e为调水过程中沿程的泵站编号，e为调水过程中沿程的泵站总量，η1为两个供水段之间的海拔差异，u1为海拔差异对调水成本的影响系数，η2为两个供水段之间调水的权重因子，u2为权重因子对调水成本的影响系数，b0为理想状态下单位距离的调水成本，r0为随机因子成本，γ调水为两个供水段之间的调水距离，为水的凝结系数，ω1为凝结系数与单位水量的防凝结成本的转化系数，为维修成本系数，ω2为维修成本系数与单位水量的调度成本的转化系数，b为调水成本。

42、本发明的有益效果为：本发明从流域内各段的蓄水量评估、流域辐射的区域内需水量估算出发，分别讨论了易供水区域(主动辐射单元)、难供水区域(被动辐射单元)的需水量，制定难供水区域从最近的易供水区域获取水源的方式，从调水成本上综合考虑，评估了易供水区域向难供水区域供水的可能性，并制定易供水区域之间进行水调度的路径，确保相互之间调水的成本最低，并根据不同的蓄水量实现动态调水调控，实现了流域内各蓄水段之间的动态水源调控，确保水资源利用的均衡性和合理性。