CN113626923A - 一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 - Google Patents
一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113626923A CN113626923A CN202110935195.9A CN202110935195A CN113626923A CN 113626923 A CN113626923 A CN 113626923A CN 202110935195 A CN202110935195 A CN 202110935195A CN 113626923 A CN113626923 A CN 113626923A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- scheduling
- water resource
- resource scheduling
- rate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 427
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 70
- 238000013439 planning Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 32
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Marketing (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,包括:划分水资源调度精准率评估区域;确定评估区域的现状水资源调度方案;构建评估区域的一维河网水动力‑水质耦合数学模型;制定现状优化调度方案和/或规划优化调度方案,构建评估区域水资源调度精准率计算评估体系;计算评估区域的现状水资源调度精准率;计算现状优化调度方案和/或规划优调度方案下的水资源调度精准率提升比例。本发明解决了目前存在的缺少合理有效的区域水资源调度精准率计算评估方法的问题,为实现水资源精准调控与长效管理提供了支撑,并解决了现有水资源调度方案不科学、水利设施利用率低、设置不够合理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种区域水资源调度精准率计算与提升方法,具体涉及一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法。
背景技术
平原河网地区经济发达、人口密集、工业企业聚集、污染源众多,水环境整体质量较差。因河道大多为人工开挖修建,在河道中设置有众多闸、泵站等水工建筑物,河道被人工闸控工程阻断的现象多发,水体流动状态及水流方向受到人工调控方式影响较大,且由于地势平坦,导致河网水动力条件较差,存在局部往复流和滞流等现象。调水引流是当前改善平原河网水动力、水质条件较为快捷、经济、可行性较高的技术方法之一,通过提升水体流动性以增强水体自净能力,已在我国海河、太湖、长江、珠江等流域地区中得到了广泛应用。
然而,由于河网中密布的闸控工程以及其具有复杂繁多的组合调度方式,如何评判特定调水引流方案下水资源调度的精准程度,判断水资源调度的精准率是否满足需求,目前仍存在一定空缺。
经检索发现,公开号为CN109872063A的中国专利于2019年6月11日公开了一种平原城市河网防洪、排涝、活水联合优化调度方法及系统,该方法包括以下步骤:S1,根据实时河网水位及24小时天气预报判断是否超出警戒水位;S2,根据判断的结果自动选取调度目标及对应调度方案库;S3,根据前述判断结果判别内涝级别或缺水水平并选取对应约束条件;S4,利用水量水质模型对调度方案库进行基于不同约束条件的求解,并获得最优调度方案。该发明可以实时监控城市河网水位,并结合24小时天气预报测算河网水位变幅,在此基础上实现针对不同内涝级别和不同干旱水平的区别调度,同时,可以实现城市河网水资源优化调度和水环境改善的要求,提高城市水安全水平和决策效率。但只考虑了水量对调度精准率的影响,没有考虑水质对调度精准率的影响,也没有对调度方案进行有效评估,并以此来确认目前的现状水资源的调度优化或规划后的调度优化是否是有效的优化方法。
公开号为CN106920202B的中国专利于2020年12月25日公开了一种平原城市河网畅流活水方法,通过资料收集、现场测量、原型观测和数学模型计算等,科学调控水资源和合理配置,规划引排路线,使城市河网达到“畅流活水”,提高河道水流速度以及水位落差,增强水体的流动性,提高水环境容量,从而改善城市河网中水质和水景观。本发明通过现场调试并对数学模型的基本数据进行分析和整理,提出配水工程方案,可以根据河道流量所需进行实时调整,实现逐级分配、按需分配,同时提高河道水功能以及城市的感官指标;结合水量-水质精细化数学模型、污染负荷来源消减方法和配水工程方案效果计算与分析,使得调水路线、调水时机、水利工程和配水工程科学的统一调度,使得平原城市河网水功能区达标。该发明考虑了水质和水量两个因素,但没有对评估区域进行划分,且无法对所选的引流方案下调度的精准程度进行评判,无法判断优化调度后的水资源调度精准率是否满足需求。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,解决现有水资源调度中存在的调度方案不科学、水利设施和配水设施利用率低、设置不够合理的问题。
本发明是采用如下的技术方案实现的:
一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,包括:
a.划分水资源调度精准率的评估区域;
b.确定评估区域的现状水资源调度方案;
c.构建评估区域的一维河网水动力-水质耦合数学模型,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型,制定评估区域的现状优化调度方案和规划优化调度方案;
d.根据水资源调度精准率计算评估体系,计算评估区域的现状水资源调度精准率;
e.计算现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例。
上述技术方案中,首先划分水资源调度精准率评估区域,并确定评估区域的现状水资源调度方案。通过构建一维河网水动力-水质耦合数学模型,并利用所构建的数学模型根据现状水资源调度方案来制定评估区域的现状优化调度方案和规划优化调度方案。依据水资源调度精准率计算评估体系,计算评估区域的现状水资源调度精准率,再计算现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例,通过水资源调度精准率的提升比例数据,确认现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的可行性,并选用合适的调度方案对评估区域进行水资源调度优化。本发明不仅为平原河网区域科学评估调水引流方案实施的有效性提供了理论支持,为实现水资源精准调控与长效管理提供支撑,并且优化了平原河网区域的现状水资源调度方案、制定了平原河网区域的规划优化调度方案,有效利用了现有的水利设施和配水设施,并且为新建闸控工程布设位置、开闭组合分布、调度流量等基本参数提供了规划参考和评估数据。
进一步的,所述划分水资源调度率评估区域包括:
S21.划分水资源调度精准率评估区域的范围;根据调水引流的主要引水线路与核心受水区域,划分评估区域范围;
S22.基于划分的评估范围,选取水资源调度精准率详细计算评估特征点位;包括引水主线路上主要引水口、评估区域进水口、出水口、考核断面等特征点位。
进一步的,所述确定评估区域现状水资源调度方案包括:
根据划定的水资源调度精准率评估区域,核对校准区域内部的现状河网水系格局及现状闸控工程分布状况,包括不同等级的河道分布、连通格局,闸控工程地理位置、设计规模、调度流量等基础资料;
调查收集评估区域及引水主线沿程现状闸控工程调度组合方案;包括现状情景实际调水引流方案实施过程中评估区域及引水主线沿程的闸控工程开闭情况、引水流量等主要参数。
进一步的,所述一维河网水动力-水质耦合数学模型包括河网水动力模型,所述河网水动力模型采用建立在质量和动量守恒定律基础上的圣维南方程组对一维河道非恒定流进行模拟,以流量Q(x,t)和水位Z(x,t)为未知变量,并补充考虑了漫滩和旁侧入流,基本方程如下:
上式中,Q为流量(m3/s);x、t分别为沿水流方向空间坐标(m)和时间坐标(s);Bw为调蓄宽度(m);Z为水位(m);q为旁侧入流流量,m3/s·m;u为断面平均流速(m/s);g为重力加速度(m2/s);A为主槽过水断面面积(m2);B为主流断面宽度(m);n为河道糙率;R为水力半径(m)。
进一步的,所述一维河网水动力-水质耦合模型中包括河网水质模型,所述河网水质模型采用基于质量守恒定律的污染物对流扩散方程对水流中污染物的迁移转化进行模拟,求解方程时,时间项采用向前差分,对流项采用上风格式求解,扩散项采用中心差分格式,基本方程如下:
上式中,Q为流量(m3/s),Z为水位(m);A为河道面积(m2);Ex为纵向分散系数(m2/s);C为水流输送的物质浓度(mg/L);Ω为河道叉点-节点的水面面积(m2);I、j分别为节点编号以及与该节点相连接的河道编号;SC为与输送物质浓度有关的衰减项;Kd为衰减因子;S为外部的源或汇项。
进一步的,所述水资源调度精准率计算评估体系包括水量调度精准率与水质调度精准率;
所述水量调度精准率为通过引水工程沿线闸坝工程的优化调度,水源水实际到达到指定区域的水资源量与期望配置到指定区域水资源量之间的精准度,计算公式如下:
上式中,α(Q1)为水量调度精准率,Qs为调度实施后水源水实际到达指定区域的水资源量,单位是m3/s,Qz为调度实施下期望水源水配置到指定区域的目标水资源量,单位是m3/s;
所述水质调度精准率为通过引水工程沿线闸坝工程的优化调度,水源水实际到达到指定区域时的水质与期望到达指定区域时的目标水质之间的精确度,计算公式如下:
上式中,α(Q2)为水质调度精准率,Csi为调度实施后水源水实际到达指定区域的第i种水质指标的水质浓度,单位是mg/L,Czi为调度实施下期望水源水到达指定区域时第i种水质指标的目标水质浓度,单位是mg/L,n为参与计算的不同水质指标数量;
所述评估区域平均水资源调度精准率通过水量调度精准率与水质调度精准率共同计算得出,公式为:
上式中,α(Q)为评估区域平均水资源调度精准率,α(Q1)为评估区域基于水量计算的水量调度精准率,α(Q2)为评估区域基于水质计算的水质调度精准率,n为参与计算的特征点位个数,Wi为第i个特征点位的分配权重,θ1为水量调度精准率的分配权重,θ2为水质调度精准率的分配权重。
进一步的,所述计算评估区域的现状水资源调度精准率包括:
S31.计算评估区域的现状水量调度精准率;
S32.计算评估区域的现状水质调度精准率;
S33.计算评估区域的现状平均水资源调度精准率。
基于水资源调度精准率计算评估体系,根据实测调度水资源量、水质数据计算评估区域现状水资源调度精准率;
其中,实测调度水资源量、水质数据包括水源水引水口处引水流量、引水水质,评估区域选定评估特征点位的引水到达水资源量、到达水质。
进一步的,所述制定现状优化调度方案包括:
基于评估区域现状水系格局与闸控工程布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定模拟现状情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的现状优化水资源调度方案;包括现状情景下闸控工程开闭组合分布、调度流量等基本参数;
所述制定规划优化调度方案包括:
基于评估区域规划水系格局与闸控工程新增布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定模拟规划情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的水资源优化调度方案,包括规划情景下的河网水系格局优化及联通方案,规划情景下已有闸控工程开闭组合分布、调度流量等基本参数,规划情景下新建闸控工程布设位置、开闭组合分布、调度流量等基本参数。
进一步的,所述计算现状优化调度方案的水资源调度精准率提升比例包括:
基于现状优化调度方案,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型获取调度水资源到达评估区域特征点位的水资源量与水质,进一步计算现状优化调度方案下的评估区域的水资源调度精准率,并与现状调度方案对比,获得现状优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例;
所述计算规划优化调度方案的水资源调度精准率提升比例包括:
基于规划优化调度方案,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型获取调度水资源到达评估区域特征点位的水资源量与水质,计算规划优化调度方案下的评估区域的水资源调度精准率,并与现状水资源调度方案的水资源调度精准率进行对比,获得规划优化调度方案的水资源调度精准率提升比例。
进一步的,比较所述现状优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例和规划优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例,根据比较结果进一步调整评估区域内的水资源调度方案,得到最终优化调度方案;并计算最终优化调度方案的水资源调度精准率。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明通过构建一维河网水动力-水质耦合数学模型,并利用所构建的数学模型根据划定的评估区域内现状水资源调度方案的相关参数,来制定评估区域的现状优化调度方案和规划优化调度方案;通过计算现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例数据,确认现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的可行性,并选用合适的调度方案对评估区域进行水资源调度优化,为平原河网区域科学评估调水引流方案实施的有效性提供了理论支持,为实现水资源精准调控与长效管理提供支撑。
(2)本发明优化了平原河网区域的现状水资源调度方案、制定了平原河网区域的规划优化调度方案,有效利用了现有的水利设施和配水设施,并且为新建闸控工程布设位置、开闭组合分布、调度流量等基本参数提供了规划参考和评估数据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法流程图;
图2为本发明实施例提供的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法划定的评估区域与特征点位示意图;
图3为本发明实施例提供的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法规划情景下河网水系格局及联通方案示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
如图1所示,本实施例中以适用区域A为例,
一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,包括:
a、划分水资源调度精准率评估区域,主要包括:
S21.根据调水引流的主要引水线路与核心受水区域,划分评估区域范围。本实施例以适用区域A为例,确定适用区域A内的引水主线C,根据引水主线C的主要输水区域与受水范围,确定水资源调度精准率评估区域B。
S22.基于划定的评估区域B,选取区域B内的主要进水口a、考核断面b、考核断面c作为水资源调度精准率计算评估特征点位。
划分的评估区域见图2。
b、确定评估区域现状水资源调度方案,主要包括;
1)根据划定的水资源调度精准率评估区域B,核对校准评估区域B内部的现状河网水系格局及现状闸控工程分布状况,包括不同等级的河道分布、连通格局,闸控工程地理位置、设计规模、调度流量等基础资料;
2)调查收集评估区域B及引水主线沿程现状闸控工程调度组合方案,包括现状情景实际调水引流方案实施过程中评估区域及引水主线沿程的闸控工程开闭情况、引水流量等主要参数,现状闸控工程调度组合见表1:
表1
c、构建评估区域的一维河网水动力-水质耦合数学模型,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型,制定评估区域的现状优化调度方案和规划优化调度方案;
基于建立在质量和动量守恒定律基础上的圣维南方程组以及基于质量守恒定律的污染物对流扩散方程构建适用区域A的一维河网水动力-水质耦合数学模型,模型可分别对适用区域A内的水动力过程、水质过程、闸控工程调度过程进行模拟演算。
基于所建立的一维河网水动力-水质耦合数学模型,制定现状和/或规划情景下保障区域水资源调度精准率提升的优化调度方案,主要包括:
基于适用区域A现状水系格局与闸控工程布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合模型制定模拟现状情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的现状优化调度方案,现状优化调度方案闸控工程设置见表2。
基于适用区域A规划水系格局与闸控工程新增布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定模拟规划情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的规划优化调度方案。
规划情景下的河网水系格局优化及联通方案见图3,规划优化调度方案闸控工程设置见表3。
表2
表3
d、根据水资源调度精准率计算评估体系,计算评估区域的现状水资源调度精准率
1)构建区域水资源调度精准率计算评估体系;
所构建的平原河网区域水资源调度精准率计算评估体系主要包括水量调度精准率与计算水质调度精准率:
水量调度精准率为通过引水工程沿线闸坝工程的优化调度,水源水实际到达到指定区域的水资源量与期望水源水配置到指定区域水资源量之间的精准度,计算公式如下:
其中,α(Q1)为水量调度精准率,Qs为调度实施后水源水实际到达指定区域的水资源量,m3/s,Qz为调度实施下期望水源水配置到指定区域的目标水资源量,m3/s。
水质调度精准率为通过引水工程沿线闸坝工程的优化调度,水源水实际到达到指定区域时的水质与期望水源水到达指定区域时的目标水质之间的精确度,计算公式如下:
其中,α(Q2)为水质调度精准率,Csi为调度实施后水源水实际到达指定区域的第i种水质指标的水质浓度,mg/L,Czi为调度实施下期望水源水到达指定区域时第i种水质指标的目标水质浓度,mg/L,n为参与计算的不同水质指标数量。
区域平均水资源调度精准率通过水量调度精准率与水质调度精准率共同计算得出,具体计算公式如下:
其中,α(Q)为评估区域平均水资源调度精准率,α(Q1)为评估区域基于水量计算的水量调度精准率,α(Q2)为评估区域基于水质计算的水质调度精准率,n为参与计算的特征点位个数,Wi为第i个特征点位的分配权重,θ1为水量调度精准率的分配权重,θ2为水质精准率的分配权重。
2)根据水资源调度精准率计算评估体系,计算区域现状水资源调度精准率:
根据适用区域引水主线C引水口a实测调度水资源量、水质数据,引水主线B引水口b实测调度数据计算区域现状水资源量、水质数据,引水主线C引水口c实测调度水资源量,评估区域B中的进水口a、考核断面b、考核断面c的实测水源水到达水资源量、水质数据;基于区域水资源调度精准率计算评估体系,计算区域现状水资源调度精准率
不同特征点位、水量调度精准率、水质调度精准率的计算分配权重见表4,现状水资源调度精准率(水量调度精准率、水质调度精准率,氨氮、水质调度精准率,总磷、水质调度精准率)计算结果分别见表5、表6、表7。根据水量、水质调度精准率综合计算得出评估区域B的现状水资源调度精准率为28.9%。
表4
表5
表6
表7
e、计算现状和/或规划情景下水资源调度精准率提升比例,主要包括:
基于现状情景下水资源优化调度方案,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型获取调度水资源到达评估区域B特征点位的水资源量与水质,进一步计算现状优化调度的水资源调度精准率,与现状常规调度方案对比获得调度精准率提升比例,现状优化调度方案下水量调度精准率、水质(氨氮)调度精准率、水质(总磷)调度精准率计算结果分别见表8、表9、表10。
基于规划情景下水资源优化调度方案,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型获取调度水资源到达评估区域特征点位的水资源量与水质,计算规划优化调度方案下的评估区域水资源调度精准率,与现状常规调度方案对比获得调度精准率提升比例,规划优化调度方案下水量调度精准率、水质(氨氮)调度精准率、水质(总磷)调度精准率计算结果分别见表8、表9、表10。
根据现状调度方案、现状优化调度方案、规划优化调度方案计算的区域平均水资源调度精准率见表11。
表8
表9
表10
表11
本实施例构建了平原河网区域水资源调度精准率计算评估体系,通过划分水资源调度精准率计算评估区域与特征点位,计算区域现状水资源调度精准率,并基于构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定现状和/或规划情景下保障区域水资源调度精准率提升的优化调度方案,计算优化调度方案下水资源调度精准率提升比例。为平原河网区域科学评估调水引流方案实施的有效性提供了理论支持,为实现水资源精准调控与长效管理提供支撑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实施例技术方案。
Claims (9)
1.一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,包括:
a.划分水资源调度精准率的评估区域;
b.确定评估区域的现状水资源调度方案;
c.构建评估区域的一维河网水动力-水质耦合数学模型,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型,制定评估区域的现状优化调度方案和规划优化调度方案;
d.根据水资源调度精准率计算评估体系,计算评估区域的现状水资源调度精准率;
e.计算现状优化调度方案和/或规划优化调度方案的水资源调度精准率的提升比例。
2.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述划分水资源调度率评估区域包括:
S21.划分水资源调度精准率评估区域的范围;
S22.基于划分的评估区域的范围,选取水资源调度精准率详细的评估特征点位。
3.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述确定评估区域现状水资源调度方案包括:
根据划定的水资源调度精准率评估区域,核对校准评估区域内部的现状河网水系格局及现状闸控工程分布状况;调查收集评估区域现状闸控工程的调度组合方案。
4.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述一维河网水动力-水质耦合数学模型包括河网水动力模型,所述河网水动力模型采用建立在质量和动量守恒定律基础上的圣维南方程组对一维河道非恒定流进行模拟,以流量Q(x,t)和水位Z(x,t)为未知变量,并补充考虑了漫滩和旁侧入流,基本方程如下:
其中,Q为流量,单位是m3/s;x为沿水流方向的空间坐标,单位是m;t为沿水流方向的时间坐标,单位是s;Bw为调蓄宽度,单位是m;Z为水位,单位是m;q为旁侧入流流量,单位是m3/s·m;u为断面平均流速,单位是m/s;g为重力加速度,单位是m2/s;A为主槽过水断面面积,单位是m2;B为主流断面宽度,单位是m;n为河道糙率;R为水力半径,单位是m。
5.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述一维河网水动力-水质耦合模型中包括河网水质模型,所述河网水质模型采用基于质量守恒定律的污染物对流扩散方程对水流中污染物的迁移转化进行模拟,求解方程时,时间项采用向前差分,对流项采用上风格式求解,扩散项采用中心差分格式,基本方程如下:
其中,Q为流量,单位是m3/s,Z为水位,单位是m;A为河道面积,单位是m2;Ex为纵向分散系数,单位是m2/s;C为水流输送的物质浓度,单位是mg/L;Ω为河道叉点-节点的水面面积,单位是m2;I、j分别为节点编号以及与该节点相连接的河道编号;SC为与输送物质浓度有关的衰减项;Kd为衰减因子;S为外部的源或汇项。
6.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述水资源调度精准率计算评估体系包括水量调度精准率与水质调度精准率;
所述水量调度精准率计算公式为:
式中,α(Q1)为水量调度精准率,Qs为调度实施后水源水实际到达指定区域的水资源量,单位是m3/s,Qz为调度实施下期望水源水配置到指定区域的目标水资源量,单位是m3/s;
所述水质调度精准率计算公式为:
式中,α(Q2)为水质调度精准率,Csi为调度实施后水源水实际到达指定区域的第i种水质指标的水质浓度,单位是mg/L,Czi为调度实施下期望水源水到达指定区域时第i种水质指标的目标水质浓度,单位是mg/L,n为参与计算的不同水质指标数量;
所述区域平均水资源调度精准率通过水量调度精准率与水质调度精准率共同计算得出,公式为:
式中,α(Q)为评估区域平均水资源调度精准率,α(Q1)为评估区域基于水量计算的水量调度精准率,α(Q2)为评估区域基于水质计算的水质调度精准率,n为参与计算的特征点位个数,Wi为第i个特征点位的分配权重,θ1为水量调度精准率的分配权重,θ2为水质调度精准率的分配权重。
7.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,所述计算评估区域的现状水资源调度精准率包括:
S31.计算评估区域的现状水量调度精准率;
S32.计算评估区域的现状水质调度精准率;
S33.计算评估区域的现状平均水资源调度精准率。
8.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,
所述制定现状优化调度方案包括:
基于评估区域现状水系格局与闸控工程布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定模拟现状情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的现状优化水资源调度方案;
所述制定规划优化调度方案包括:
基于评估区域规划水系格局与闸控工程新增布设状况,利用构建的一维河网水动力-水质耦合数学模型制定模拟规划情景下以保障水资源调度精准率提升为目标的水资源优化调度方案。
9.根据权利要求1所述的一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法,其特征在于,
所述计算现状优化调度方案的水资源调度精准率提升比例包括:
基于现状优化调度方案,计算评估区域的水资源调度精准率,与现状水资源调度方案的水资源调度精准率进行对比,获得现状优化调度方案的水资源调度精准率提升比例;
所述计算规划优化调度方案的水资源调度精准率提升比例包括:
基于规划优化调度方案,计算评估区域的水资源调度精准率,与现状水资源调度方案的水资源调度精准率进行对比,获得规划优化调度方案的水资源调度精准率提升比例。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110935195.9A CN113626923B (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110935195.9A CN113626923B (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113626923A true CN113626923A (zh) | 2021-11-09 |
CN113626923B CN113626923B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=78385525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110935195.9A Active CN113626923B (zh) | 2021-08-16 | 2021-08-16 | 一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113626923B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116502805A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-07-28 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 基于围区水网提升量化评价模型的调度方案快速筛选方法 |
CN116822825A (zh) * | 2023-03-08 | 2023-09-29 | 长江水利委员会水文局 | 跨省江河流域水量调度方法及系统 |
CN116862132A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-10-10 | 南京田加心电子商务有限公司 | 基于大数据的资源调度方法 |
CN117035201A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 南京大学 | 平原河网水工程集群多目标调度规则制定方法及系统 |
CN117236673A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 城市水网多尺度防洪排涝联合优化调度方法和系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106202618A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-07 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种工程调度与感潮河网污染物输移过程耦合的数值模拟方法 |
CN106920202A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-07-04 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种平原城市河网畅流活水方法 |
CN108842713A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-20 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 多沙河流水质水量一体化配置与调度方法及其系统 |
CN110458359A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-15 | 河海大学 | 一种基于未完全截污条件下的平原河网水量水质优化调控方法 |
-
2021
- 2021-08-16 CN CN202110935195.9A patent/CN113626923B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106202618A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-12-07 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 一种工程调度与感潮河网污染物输移过程耦合的数值模拟方法 |
CN106920202A (zh) * | 2017-03-06 | 2017-07-04 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种平原城市河网畅流活水方法 |
CN108842713A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-20 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 多沙河流水质水量一体化配置与调度方法及其系统 |
CN110458359A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-15 | 河海大学 | 一种基于未完全截污条件下的平原河网水量水质优化调控方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116822825A (zh) * | 2023-03-08 | 2023-09-29 | 长江水利委员会水文局 | 跨省江河流域水量调度方法及系统 |
CN116822825B (zh) * | 2023-03-08 | 2024-04-16 | 长江水利委员会水文局 | 跨省江河流域水量调度方法及系统 |
CN116862132A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-10-10 | 南京田加心电子商务有限公司 | 基于大数据的资源调度方法 |
CN116502805A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-07-28 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 基于围区水网提升量化评价模型的调度方案快速筛选方法 |
CN116502805B (zh) * | 2023-06-26 | 2024-02-06 | 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 | 基于围区水网提升量化评价模型的调度方案快速筛选方法 |
CN117035201A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 南京大学 | 平原河网水工程集群多目标调度规则制定方法及系统 |
CN117035201B (zh) * | 2023-10-09 | 2023-12-08 | 南京大学 | 平原河网水工程集群多目标调度规则制定方法及系统 |
CN117236673A (zh) * | 2023-11-16 | 2023-12-15 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 城市水网多尺度防洪排涝联合优化调度方法和系统 |
CN117236673B (zh) * | 2023-11-16 | 2024-01-26 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 城市水网多尺度防洪排涝联合优化调度方法和系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113626923B (zh) | 2024-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113626923A (zh) | 一种平原河网区域水资源调度精准率计算与提升方法 | |
CN111125969B (zh) | 一种跨水库流域河道径流演算方法和系统 | |
CN110458359B (zh) | 一种基于未完全截污条件下的平原河网水量水质优化调控方法 | |
CN106920202B (zh) | 一种平原城市河网畅流活水方法 | |
CN106202618B (zh) | 工程调度与感潮河网污染物输移过程耦合的数值模拟方法 | |
CN106777959B (zh) | 人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定计算方法 | |
WO2023087995A1 (zh) | 一种分汊河道分流比与分污比及其演变规律的研究方法 | |
CN109948235B (zh) | 水资源调度与精准化配置方法 | |
CN108446502B (zh) | 一种利用完整二维浅水方程组获得流域单位线的方法 | |
CN113505471B (zh) | 一种河流断面污染物浓度预测计算方法 | |
CN107657912A (zh) | 一种基于Mike11的河流水环境容量确定方法 | |
CN109598428B (zh) | 一种基于行政单元和水系的污染物削减分配方法 | |
CN111259530A (zh) | 多入河口的中小流域水质达标动态补水量预测方法 | |
CN114169266B (zh) | 一种河流污染源解析和污染物运移计算方法及系统 | |
CN110210674A (zh) | 预测平原河网地区入河排污口设置对河道水质影响的方法 | |
CN104408318A (zh) | 一种河流型水功能区季节性设计流量计算方法 | |
CN113763204A (zh) | 多目标优化下平原区河网调水工程提升水环境效果评估方法 | |
CN114580793A (zh) | 基于多源互补以及局部调控的水环境优化方法及系统 | |
CN114491920A (zh) | 平原复杂河网纵向水系连通度的计算、评价方法及装置 | |
Wang et al. | Integrated simulation and assessment of water quantity and quality for a river under changing environmental conditions | |
CN111651855A (zh) | 基于物理模型的河网区水质断面污染贡献率核算方法 | |
Adeyemi et al. | Urbanisation and hydraulic geometry response: a model approach | |
CN111539158A (zh) | 一种水体的最大污染负荷分配方法及系统 | |
CN206095879U (zh) | 一种二维岩石试样裂隙网络渗流试验中的流量采集系统 | |
CN110322140A (zh) | 一种基于mike21的感潮河段水环境容量计算方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |