CN107491855A - 一种跨流域调水工程的配置调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程技术领域，提供了一种跨流域调水工程的配置调度方法，所述方法通过预设的配置算法对外调水与本地水进行联合配置得到水量配置方案，并与调度模型建立耦合关系，根据耦合关系将水量配置方案输入调度模型进行模拟计算，得到以水量配置方案为目标，符合实际工程条件且合理可行的工程运行调度方案，可用于指导实际的工程运行使最终达到水量配置方案的效果。

Description

一种跨流域调水工程的配置调度方法及装置

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，特别是涉及一种跨流域调水工程的配置调度方法和一种跨流域调水工程的配置调度装置。

背景技术

跨流域调水工程是解决水资源分布不均，实现水资源合理配置，保证国家社会、经济和环境持续协调发展的一项重要战略措施。从现有研究成果和实际应用状况看，从规划层面的水量配置结果到具体的工程运行调度方式的实现手段还比较缺乏，难以将优化配置成果应用到实际的工程运行调度，配置方案和调度方案存在较大的差距。因此从水资源配置到运行调度的衔接是一项有待解决的调水工程运行关键技术。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提供一种跨流域调水工程的配置调度方法，给出以水量配置方案为目标工程运行调度方案。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种跨流域调水工程的配置调度方法，给出以水量配置方案为目标工程运行调度方案。

相应的，本发明实施例还提供了一种跨流域调水工程的配置调度装置，用以保证上述方法的实现及应用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种跨流域调水工程的配置调度方法，所述方法包括：

获得配置方案，包括根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，所述水量配置方案包含所述受水区的水量分配信息；

建立耦合关系，包括建立所述水量配置方案中所述受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系；

获得调度方案，包括根据所述耦合关系以及所述调度模型，获得所述水量配置方案的工程运行方案。

优选地，所述方法还包括：

当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果；

当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重复所述获得配置方案、所述建立耦合关系以及所述获得调度方案的步骤，直至所述获得调度方案步骤得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

优选地，所述对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置的步骤，包括：

外调水配置，包括根据初始分水比，将所述跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入所述受水区的第一受水单元和第一受水水库；所述第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给所述第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量；

本地水配置，包括根据第二用户分配比例，将所述受水区本地水供给所述受水区用户；

外调水补偿配置，包括将所述第一剩余水量供给所述受水区用户，直到所述受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量；

超需水量处理，包括将所述第二剩余水量供给第二受水水库，超出所述第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入所述跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用；

确定水量配置，包括重复所述外调水配置，所述本地水配置，所述外调水补偿配置，所述超需水量处理的步骤确定下一时段的水量配置方案。

优选地，所述调度模型为Res-Sim模型。

相应的，本发明实施例还提供了一种跨流域调水工程的配置调度装置，所述装置包括：

配置方案获得模块，用于根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，所述水量配置方案包含所述受水区的水量分配信息；

耦合关系建立模块，用于建立所述水量配置方案中所述受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系；

调度方案获得模块，用于根据所述耦合关系以及所述调度模型，获得所述水量配置方案的工程运行方案。

优选地，所述装置还包括：

结果输出模块，用于当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果；

循环运行模块，用于当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重新调用所述配置方案获得模块、所述耦合关系建立模块以及所述调度方案获得模块，直至所述调度方案获得模块得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

优选地，所述配置方案获得模块还包括联合配置子模块，所述联合配置子模块包括：

外调水配置子模块，用于根据初始分水比，将所述跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入所述受水区的第一受水单元和第一受水水库；所述第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给所述第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量；

本地水配置子模块，用于根据第二用户分配比例，将所述受水区本地水供给所述受水区用户；

外调水补偿子模块，用于将所述第一剩余水量供给所述受水区用户，直到所述受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量；

超需水处理子模块，用于将所述第二剩余水量供给第二受水水库，超出所述第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入所述跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用；

水量配置子模块，用于重新调用所述外调水配置子模块，所述本地水配置子模块，所述外调水补偿子模块以及所述超需水处理子模块，确定下一时段的水量配置方案。

优选地，所述调度模型为Res-Sim模型。

与背景技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本实施例通过预设的配置算法对外调水与本地水进行联合配置得到水量配置方案，并与调度模型建立耦合关系，根据耦合关系将水量配置方案输入调度模型进行模拟计算，得到以水量配置方案为目标，符合实际工程条件且合理可行的工程运行调度方案，可用于指导实际的工程运行使最终达到水量配置方案的效果。

附图说明

图1是本发明一实施例一种跨流域调水工程的配置调度方法的步骤流程图；

图2是本发明另一实施例一种跨流域调水工程的配置调度方法的步骤流程图；

图3是本发明一实施例一种跨流域调水配置调度方法中配置算法的步骤流程图；

图4是本发明一实施例一种跨流域调水配置调度方法中水量配置方案与调水工程之间的耦合结构示意图；

图5是本发明一实施例一种跨流域调水配置调度方法中跨流域调水工程中各元素概化定义示意图；

图6是本发明另一实施例南水北调东线一期工程受水区范围网络图；

图7是本发明另一实施例南水北调东线工程配置系统网络图；

图8是本发明另一实施例南水北调东线工程中Res-Sim计算的平水年情况下满足地区需水量的抽水过程优化过程图；

图9是本发明另一实施例南水北调东线工程中平水年条件下洪泽湖的水位变化(上)和蓄水量变化(下)趋势图；

图10是本发明一实施例一种跨流域调水工程的配置调度装置的结构框图；

图11是本发明另一实施例一种跨流域调水工程的配置调度装置的结构框图；

图12是本发明一实施例一种跨流域调水工程的配置调度装置中联合配置子模块的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明实施例一种跨流域调水配置调度方法方法的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101：获得配置方案，包括根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，水量配置方案包含受水区的水量分配信息。

具体地，预设的配置算法可以分为几个步骤，第一步骤为外调水优先配置，调水工程将时段可供水量按分水比例供入受水单元和受水水库，受水单元依据外调水属性将优先配置水量按比例分配给用户；第二步骤进行本地水量配置；第三步骤为外调水补偿配置，将第一步骤中受水单元的剩余外调水量根据用户需水缺口再次配置；第四步骤为剩余水量在受水单元间补充配置，最后不能供出的水量进入受水水库或调蓄水库。

边界条件是可以预设的参数。可以包括调水工程供入受水单元和受水水库初始分水比例，还可以包括受水单元分配给用户的优先配置水量，还可以包括不同调水工程、不同受水单元以及不同用户之间的供用水优先级等。外调水优先利用量可以进行调整，并受到工程条件和分水比等各类约束条件的限制。其它预设参数也可以根据具体的用户需求，种类、受水区本地水状况以及经验来设定。

根据上述配置算法，以及预设的边界条件，对外调水和受水区本地水进行联合配置可以得到受水区的水量分配信息，即水量配置方案。具体地，受水区的水量分配信息包括受水区的受水水库、受水单元以及用户等的水量分配信息。

步骤102：建立耦合关系，包括建立水量配置方案中受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系。

在实际应用中，可以通过建立配置算法与调度模型之间的耦合，确定受水区的水量分配信息与调水工程信息之间的对应关系。配置算法与调度模型间的耦合不是简单的连接，而是在一定的逻辑关系中按特定的决策内容进行有机互动。二者耦合可以有直接性耦合和间接耦合两种方式。直接耦合即从数据底层开始的耦合，直接针对二者的计算过程和数据输出建立数据输入输出关系，通过底层的数据交互接口设计，直接交互提供过程性结果。间接耦合主要是指上层数据耦合，即以配置算法的最终结果作为调度模型的输入，根据结果进行反馈调整。

根据实际情况两种耦合方式均可采用，本实施例不作限定。但无论何种耦合处理方式，均需要处理二者之间的尺度差异和数据结构化差异问题，两类问题都需要有针对性的处理技术。①尺度问题包括时间尺度和空间尺度，是二者之间耦合所面临的最主要问题。在空间尺度上，调度所面临的实际工程体系和边界条件比配置更为精细化，需要实现二者之间数据信息的匹配和互通，才能比较好的处理数据交互问题。空间用水信息的展布可以借助区域产业结构布局、经济总量以及人口的分布进行，而时间上的展布可以通过各类用水的典型时间过程特性进行离散化处理。②结构化差异的处理。由于配置算法和调度模型在数据处理方式和计算结构上存在较大差异，所以二者之间需要在同类的数据表达上作相应的转换处理，并且建立在一定的假设基础上。通过配置算法计算出的系统节点过程和单元供水信息处理后，可以作为调度模型的输入数据。

例如，可以将水量配置方案作为调度模型的输入，二者之间具有不同的时空尺度，衔接耦合需要解决数据结构和尺度对应的问题。水量配置方案基于长期尺度计算，属于区域整体层面宏观决策，通过分析社会经济发展目标下的用水需求和水量供给能力之间的关系，反映调水的总体分配原则，包括水源区和受水区不同来水条件下各受水单元和受水水库的水量分配信息等。而调度模型则是通过分析配置目标下的工程运行和水量分配过程，再通过已经发生的水量分配结果滚动分析后续的水量调度过程，是以配置方案为基础，反映调水线路上的所有工程信息，包括各类水工建筑物，如调水渠道，分水口门等信息。前者结构以“面”为主，结果主要体现在各个分区的供需平衡；而后者则是一种“点－线”模型，描述工程的运行状态。

根据上述二者的对应关系可以建立调水工程沿线各个调水渠道、分水口门与受水区的各受水单元和受水水库的供水对应关系，从而实现配置方案与调度模型之间的数据交换和控制通道，参照图4，示出了本实施例中水量配置方案与调水工程之间的耦合结构示意图。通过二者耦合可以实现对受水区水量分配详细过程的完整描述。

步骤103：获得调度方案，包括根据耦合关系以及调度模型，获得水量配置方案的工程运行方案。

在实际应用中，调度模型可以根据水力学模拟中的各种物理性约束条件，分析配置目标下的工程运行和水量分配过程，再通过已经发生的水量分配结果滚动分析后续的水量调度过程，最终得到工程运行方案。

调度模型可以使用现有的水库群调度和水力学模拟软件；还可以使用现有的Res-Sim模型；还可以自主开发与配置算法可衔接的调度模型。具体地，可以根据实际情况来选择和定义，本实施例不做限定。

本实施例中，调度模型可以以步骤102中确定水量配置方案与调度模型之间建立的耦合关系作为调度模型的输入，获得水量配置方案的工程运行方案。

本实施例通过预设的配置算法对外调水与本地水进行联合配置得到水量配置方案，并与调度模型建立耦合关系，根据耦合关系将水量配置方案输入调度模型进行模拟计算，得到以水量配置方案为目标，符合实际工程条件且合理可行的工程运行调度方案，可用于指导实际的工程运行使最终达到水量配置方案的效果。

在本申请的另一个实施例中，参照图2，在上述实施例步骤的基础上，还可以进一步包括：

步骤201：当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果。

在实际应用中，水力学可行性条件可以根据实际的工程运行条件、地域情况、调水工程以及历史经验等确定。水力学可行性条件可以预置在调度模型中，在调度模型获得工程运行方案后，再执行判断并输出是否满足水力学可行性条件。还可以自行编写程序或者直接通过认为经验判断是否满足水力学可行性条件。具体的判断方式可以根据实际情况确定，本实施例不作限定。

如果上述步骤103获得的工程运行方案满足水力学可行性条件，说明该方案在实际工程条件下具备调水可能性，可以将工程运行方案作为工程调度结果。可选地，当获得的工程运行方案满足水力学可行性条件时，也可以重新调整步骤101中预设的边界条件，重复上述步骤101、步骤102以及步骤103，对工程运行方案进行优化。

步骤202：当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重复所述获得配置方案、所述建立耦合关系以及所述获得调度方案的步骤，直至所述获得调度方案步骤得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

具体地，如果上述步骤103获得的工程运行方案不满足水力学可行性条件，说明该方案在实际工程条件下不具备调水可能性，可以根据工程运行方案以及历史经验重新调整步骤101中预设的边界条件，重复上述步骤101、步骤102以及步骤103，直至步骤103输出的结果满足水力学可行性条件，则可以将步骤103输出的工程运行方案作为工程调度结果。

在本申请的另一个实施例中，参照图3，上述步骤101中对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置的步骤，还可以进一步包括：

步骤301：外调水配置，包括根据初始分水比，将跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入受水区的第一受水单元和第一受水水库；第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量。

具体地，第一受水单元为受水区可以接收外调水的受水单元，第一受水水库为受水区可以接收外调水的受水水库。初始分水比和外调水优先配置水量都是预设的参数。外调水优先配置水量可以根据工程条件和初始分水比等各类约束条件的限制进行调整。上述第一用户分配比例是根据各用户的用水类别如农业用水、工业用水及民用水等因素决定的，根据第一用户分配比例可以确定第一受水单元下各用户的外调水初始分水量，但这一步骤之后用户的用水需求不一定都能得到满足。初始分水比、外调水优先配置水量以及第一用户分配比例可以有很多种确定方式，例如可以参考已发表论文：游进军等，两阶段补偿式跨流域调水配置算法及应用，水利学报，2008,39:870-876。

步骤302：本地水配置，包括根据第二用户分配比例，将受水区本地水供给受水区用户。

具体地，本地水源配置包括地表水、地下水、再生水等不同类别的本地水源配置。第二用户分配比例是由实时的用户需求、工程能力、本地水量等因素确定的，根据第二用户分配比例可以确定受水区下各用户的本地水分水量，这一步骤之后用户的用水需求同样不一定都能得到满足。其中第二分配比例也可以有很多种确定方式，例如可以参考已发表论文：游进军等，两阶段补偿式跨流域调水配置算法及应用，水利学报，2008,39:870-876。

步骤303：外调水补偿配置，包括将第一剩余水量供给受水区用户，直到受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量。

具体地，经上述步骤302本地水源配置之后，对于仍存在需水缺口的各用户，可以首先将步骤301中暂存在第一受水单元的第一剩余水量供给相应受水单元下存在需水缺口的各用户，直到相应受水单元下用户的用水需求全部得到满足；再将所有受水单元的富余水量返回跨流域调水工程，累积后供给所有水量已全部供出但仍存在需水缺口用户的受水单元，直到所有受水区用户的用水需求全部得到满足，仍未供出的水量为第二剩余水量。

步骤304：超需水量处理，包括将第二剩余水量供给第二受水水库，超出第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用。

具体地，第二受水水库为未达到本时段最大蓄水能力的第一受水水库。上述步骤303之后，第二剩余水量优先进入未达到本时段最大蓄水能力的受水水库，即第二受水水库，直到第二受水水库达到本时段最大蓄水能力；仍有富余的水量进入跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用。

步骤305：确定水量配置，包括重复外调水配置，本地水配置，外调水补偿配置，超需水量处理的步骤确定下一时段的水量配置方案。

其中，重复步骤301-步骤305可以得到各个时段的水量配置方案。在本实施例中，具体实施方式还可以参考已发表论文：游进军等，两阶段补偿式跨流域调水配置算法及应用，水利学报，2008,39:870-876。

在本实施例中，通过对外调水与受水区本地水进行联合配置获得水量配置方案，可以使外调水承担一定“基荷”和“峰荷”，在满足基本使用量基础上对用水“调峰”。该算法综合考虑了用户需水、本地来水和初始调水配置量等多项因素。算法具有补偿调节的效果，可以综合考虑区域的本地来水状况调节两种水源的供给关系，当来水偏丰时，可以自动多利用本地水，反之亦然，从而实现可控条件下外调水和本地水的自适应配置。

在本申请的另一个实施例中，上述步骤102中的调度模型可以是Res-Sim模型。

具体地，Res-Sim模型是美国陆军工程师团水利设计中心开发，可以实现水库系统的模拟而设计和开发，满足水库系统实时调度的决策支持系统的需要。可以选择Res-Sim模型作为跨流域调水工程的调度模型，将水量配置结果与Res-Sim模型进行耦合。Res-Sim模型里面有三个独立的功能模块，为流域提供各种具体的信息，这些模块分别是流域生成模块、水库网络模块和模拟模块。每个模块都有独特的用途，通过菜单、工具条、图形等要素可以进入相关功能。流域建立模块的作用是提供构建流域基本框架的通用性元素和定义其基本属性，实现不同目标的模拟应用。通常依据流域的地理范围、区域下垫面属性进行流域创建。水库网络模块的用途是从系统中独立的考虑水库网络关系。在该模块中，首先构造河道网络框架，再定义水库的物理属性和调度规则，最后设置预分析的方案情景。模拟模块的目的是在模型计算过程基础上独立的进行结果分析。一旦水库属性和方案确定，模拟模块就可以开始模拟，计算结果可以在该模块中看到。此外，Res-Sim模型还可以对不同水文条件下调水工程运行优化。

在本申请的另一个实施例中，在以上实施例之前还可以进一步包括：

获得数学描述，包括获得配置算法和调度模型中与水量相关的各元素的数学描述。

具体地，概念化处理就是通过抽象和简化将复杂系统转化为满足数学描述的框架，实现整个系统的模式化处理。水网体系的概念化处理重点就是水系、水力工程和用水户系统简化识别，一般是以水力传输关系为主线，分析区域的天然和人工水力关系，建立供用耗排的联系。系统概化需要忽略主要元素中与水量无直接关系的因素，以系统内所存在的所有可能的水量传输、转化和影响关系为主线，分类提取系统中的各类元素并建立联系。通过系统概化提炼出具有代表性意义的系统元素是建立系统框架的基础。

跨流域调水系统的概念化处理，是在原有的水资源系统概化分析的基础上，突出跨流域调水工程水量分配调度的特征，建立适合跨流域调水工程的概念化体系，并重点探讨外调水与本地水利工程的水力关系和供用水关系，建立跨流域调水系统的数学分析范式。通过概念化可以对调水系统进行规范性定义，例如对配置算法以及调度模型中与水量相关调水工程、调水渠道、受水单元、受水水库等作专门的定义，并由参数对其特征进行描述，参照图5，示出了跨流域调水工程中各元素概化定义示意图。由上述元素构成跨流域调水系统的基本组成单元。在此基础上，可以进一步定义时段可供水量、调水工程调蓄能力等与各类计算相关的属性，将调水系统与本地水工程系统的水网进行整合，实现整个系统的简化处理，便于水量平衡计算。具体的研究过程中需要分析与跨流域调水工程相关的各类元素，不仅包括物理实体，对于其他决策或者信息相关因素也可以概括为系统参数。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下用一个具体的实施例：南水北调东线配置与工程调度耦合分析，阐述本申请以上实施例的实现过程：

(一)系统概况

南水北调东线工程是整个南水北调工程的重要组成部分，是在现有江苏省江水北调工程基础上扩大规模向北延伸。东线工程从江苏省扬州附近的长江北岸引水，利用扩建的京杭运河及与其平行的部分河道为主干线或分干线输水。黄河以南地势是北高南低，需建设13级泵站提水北送，同时连通四个湖泊作为调蓄水库，总扬程约65m。此外为了向胶东供水，需建胶东输水分干线工程，全长701km，设7级提水泵站东线一期工程主要受水区覆盖江苏、安徽和山东三省共21个地市。参照图6，示出了南水北调东线一期工程受水区范围网络图。

东线是一个很复杂的系统工程，沿线经过长江、黄河、淮河、海河等四大流域，而且全部为人口稠密地区。整个东线工程覆盖区域的人口超过4亿人，占中国总人口的30％，其中城镇人口超过1亿，人口稠密度为每平方公里545人。东线工程沿线各流域经济发展水平差距大，且涉及到包括国家政府、地方政府、国有企业、私营企业、个人等各利益群体，关系错综复杂。确保沿线区域社会经济可持续发展的同时实现不同利益群体之间的利益平衡，成为南水北调工程东线水资源管理的核心问题。而如何实现东线及其受水区内复杂水利工程系统的有效控制是实现这一水量配置目标的根本保障，相关技术方法的研究具有重大意义。

由于东线工程沿线水工建筑物多，工程的调度运行和水量配置方案之间的衔接十分重要。本次研究以南水北调东线一期工程为研究对象，研究从配置方案到工程调度运行之间的耦合关系，并在此基础上构建不同方案，得出适合东线工程的合理调水方案。

(二)水量配置分析

按照对跨流域调水系统的概化，参照图7，示出了南水北调东线工程配置系统网络图。

按照南水北调东线对各个行政区的水量配置，与本地水源进行联合配置，给出了区域水量配置结果，并与无调水的情景进行了对比，如表1所示。可以看出相比于无东线工程情景，缺水量减少了约31亿立方米。不过对于农村，尤其是山东省在东线工程一期完成后仍然有部分缺水。

表1有、无东线调水各区域的缺水量对比(单位：百万立方米)

按照本地水和外地水联合配置原则，给出了各地级市和行业的外调水分水量，如表2所示。

表2各地区调水量配置结果(百万立方米)

(三)与调度模型的耦合

选择Res-Sim模型作为跨流域调水工程的调度分析工具，将配置结果与调度模型进行耦合，提供调度模型的边界数据。采用Res-Sim模型对调水分配方案进行调度模拟，反映整个系运行的可行性。配置方案侧重于详细描述区域内的供需平衡，并估算东线范围内各个城市的需水量，供水量以及需要的调水量，保证受水区缺水量最小。配置方案概化地描述研究区域内的水量交换，但是没有详细泵站的供水能力等物理约束。它确定各个区域的调水需求，但是并不关注实施手段，而Res-Sim模型为配置方案提供具体调度手段。Res-Sim模型可以进一步根据各个调水区段，分析在工程条件下调水可能性，比如根据水文条件制定调水计划(湖泊入流)和管理水库、制定调度规则。Res-Sim可以通过更细尺度的水力学模拟检验水量分配方案的物理可行性，包括调度过程的可操作性。总体而言，配置方案寻求总水量平衡，而Res-Sim计算水力过程并给出外调水总体分配方案下的工程优化运行方案。因此，通过二者之间的联合运行，可以寻求到东线调水的合理调水分配和工程运行方案。

在调度时段上，配置方案采用月为计算时段，而Res-Sim以天为计算时段，因而二者还需要进行时间尺度的转化。南水北调东线工程是一条线，通过泵站逐级抽水从江苏的扬州至山东、河北，而受水区是一个面，各个受水区城市从东线工程各个口门取水。为了实现二者之间的耦合，将东线工程分成了不同的区段，各个受水区城市从不同区段抽水，配置方案考虑受水区，而Res-Sim模型考虑不同抽水段，二者通过区段与受水区完成了紧密耦合。

表3配置方案与Res-Sim之间的部分数据耦合关系表

Res-Sim模型计算中各渠道分水口门的取水需求由配置方案计算出的各区外调水配置量按照表3中所提出的转换关系计算后得到。在Res-Sim的计算中采用如下原则：

优先使用本地水资源，即本地进入东线渠道的本地水量；其次使用洪泽湖蓄水；最后使用长江水。

从这种调度方式可以看出，Res-Sim调度计算原则是在满足各计算分区对应调水渠道端口的需水量原则下遵循能耗最小水量损失最低的目标。根据配置结果，Res-Sim对工程调度过程进行了校核和优化。图8示出了Res-Sim计算的平水年情况下满足地区需水量的抽水过程优化过程图，单位为立方米/秒。图9示出了平水年条件下洪泽湖的水位变化(上)和蓄水量变化(下)趋势图。

从配置调度耦合效果分析，相对以往水资源调度和水力学模拟相互独立研究的状况，配置方案和Res-Sim模型的耦合应用在思路上是一种突破。通过模型耦合可以将中长期尺度的配置成果和短期尺度调度模型结合，为调水工程运行提供可供参考的结果。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图10，示出了本发明一实施例一种跨流域调水工程的配置调度装置的结构框图，具体可以包括如下模块：

配置方案获得模块1001，用于根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，水量配置方案包含受水区的水量分配信息。

耦合关系建立模块1002，用于建立水量配置方案中受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系。

调度方案获得模块1003，用于根据耦合关系以及调度模型，获得水量配置方案的工程运行方案。

在本发明的另一个实施例中，参照图11，所述装置还可以进一步包括：

结果输出模块1101，用于当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果；

循环运行模块1102，用于当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重新调用所述配置方案获得模块1001、所述耦合关系建立模块1002以及所述调度方案获得模块1003，直至所述调度方案获得模块1003得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

在本发明的另一个实施例中，参照图12，所述配置方案获得模块1001还包括联合配置子模块1200，所述联合配置子模块1200还可以进一步包括：

外调水配置子模块1201，用于根据初始分水比，将所述跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入所述受水区的第一受水单元和第一受水水库；所述第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给所述第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量；

本地水配置子模块1202，用于根据第二用户分配比例，将所述受水区本地水供给所述受水区用户；

外调水补偿子模块1203，用于将所述第一剩余水量供给所述受水区用户，直到所述受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量；

超需水处理子模块1204，用于将所述第二剩余水量优先供给第二受水水库，超出所述第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入所述跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用；

水量配置子模块1205，用于重新调用所述外调水配置子模块，所述本地水配置子模块，所述外调水补偿子模块以及所述超需水处理子模块，确定下一时段的水量配置方案。

在本发明的另一个优选实施例中，上述实施例中的调度模型可以为Res-Sim模型。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种跨流域调水工程的配置调度方法和一种跨流域调水工程的配置调度装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种跨流域调水工程的配置调度方法，其特征在于，所述方法包括：

获得配置方案，包括根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，所述水量配置方案包含所述受水区的水量分配信息；

建立耦合关系，包括建立所述水量配置方案中所述受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系；

获得调度方案，包括根据所述耦合关系以及所述调度模型，获得所述水量配置方案的工程运行方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果；

当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重复所述获得配置方案、所述建立耦合关系以及所述获得调度方案的步骤，直至所述获得调度方案步骤得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置的步骤，包括：

外调水配置，包括根据初始分水比，将所述跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入所述受水区的第一受水单元和第一受水水库；所述第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给所述第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量；

本地水配置，包括根据第二用户分配比例，将所述受水区本地水供给所述受水区用户；

外调水补偿配置，包括将所述第一剩余水量供给所述受水区用户，直到所述受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量；

超需水量处理，包括将所述第二剩余水量供给第二受水水库，超出所述第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入所述跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用；

确定水量配置，包括重复所述外调水配置，所述本地水配置，所述外调水补偿配置，所述超需水量处理的步骤确定下一时段的水量配置方案。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度模型为Res-Sim模型。

5.一种跨流域调水工程的配置调度装置，其特征在于，所述装置包括：

配置方案获得模块，用于根据预设的边界条件，对外调水及受水区本地水按照预设的配置算法进行联合配置，得到水量配置方案；其中，所述水量配置方案包含所述受水区的水量分配信息；

耦合关系建立模块，用于建立所述水量配置方案中所述受水区的水量分配信息，与预设的调度模型中调水工程信息之间的对应关系；

调度方案获得模块，用于根据所述耦合关系以及所述调度模型，获得所述水量配置方案的工程运行方案。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

结果输出模块，用于当所述工程运行方案满足预置的水力学可行性条件时，则将所述工程运行方案作为工程调度结果；

循环运行模块，用于当所述工程运行方案不满足预置的水力学可行性条件时，则调整所述预设的边界条件，重新调用所述配置方案获得模块、所述耦合关系建立模块以及所述调度方案获得模块，直至所述调度方案获得模块得到的结果满足预置的水力学可行性条件。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述配置方案获得模块还包括联合配置子模块，所述联合配置子模块包括：

外调水配置子模块，用于根据初始分水比，将所述跨流域调水工程中本时段可供外调水量供入所述受水区的第一受水单元和第一受水水库；所述第一受水单元根据第一用户分配比例，将预设的优先配置水量供给所述第一受水单元的用户，未供出的水量为第一剩余水量；

本地水配置子模块，用于根据第二用户分配比例，将所述受水区本地水供给所述受水区用户；

外调水补偿子模块，用于将所述第一剩余水量供给所述受水区用户，直到所述受水区用户的用水需求全部满足，未供出的水量为第二剩余水量；

超需水处理子模块，用于将所述第二剩余水量供给第二受水水库，超出所述第二受水水库本时段最大蓄水能力的水量，进入所述跨流域调水工程的调蓄水库供下一时段使用；

水量配置子模块，用于重新调用所述外调水配置子模块，所述本地水配置子模块，所述外调水补偿子模块以及所述超需水处理子模块，确定下一时段的水量配置方案。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调度模型为Res-Sim模型。