CN113793070B - 一种水利规划建设评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水利规划建设评估方法，包括，基于水利水电工程管理条例构建水利动态模型；将水利施工现场勘测的数据导入所述水利动态模型中进行信息匹配计算，得到匹配相关度；利用参数等值水利协调评估计算策略构建评估方程，并代入所述匹配相关度进行目标函数计算；若计算结果的期望值越小，则所述匹配相关度越接近最优值，评估结果越准确；输出、记录所述评估结果，以供维护人员进行参考。本发明通过水利动态模型自适应生成水利工程相关参数，节省了人员实地勘测的时间，降低人力、物力的资源调配，通过相似度匹配计算和评估计算，为水利工程施工提供数据信息服务，提高水利工程信息真实性，为推进水利工程具有一定的积极意义。

Description

一种水利规划建设评估方法
技术领域
本发明涉及水利工程勘测评估的技术领域，尤其涉及一种水利规划建设评估方法。
背景技术
水利工程是关乎民生大计的重要施工工程，受其重要性影响，近年来，水利工程建设施工得到的关注度越来越大，同时，国家对于水利工程建设的投入也在逐步加大，水利工程建设规模不断提升，由于工程建设特殊性质影响，在建设过程中存在的安全隐患问题也逐渐暴露。
水利工程施工设计勘测检验会带来施工隐患影响，水利工程施工设计需要详实的数据信息保证施工质量，施工勘测需要花费大量的人力、物力，部分水利工程建设单位为了谋取高经济效益，控制工程建设成本，以得过且过的态度获取相应数据信息，导致部分数据信息缺乏真实性，所设计的施工方案灵活性较差，在施工过程中，发生问题难以进行及时转变，施工设计时并未考虑到工序施工存在的安全隐患，少部分水利施工对施工材料检验不够严格，为了节约工程建设成本投入，使不合格施工材料流入工程建设现场，为日后水利工程安全问题埋下隐患。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明提供了一种水利规划建设评估方法，能够解决水利工程建设中存在的施工设计勘测过程耗费大量人力、物力以及信息数据缺乏真实性的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，基于水利水电工程管理条例构建水利动态模型；将水利施工现场勘测的数据导入所述水利动态模型中进行信息匹配计算，得到匹配相关度；利用参数等值水利协调评估计算策略构建评估方程，并代入所述匹配相关度进行目标函数计算；若计算结果的期望值越小，则所述匹配相关度越接近最优值，评估结果越准确；输出、记录所述评估结果，以供维护人员进行参考。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：构建所述水利动态模型包括，基于所述水利水电工程管理条例得到水利工程施工现场初始勘测状态、后期勘测状态和勘测的约束条件；在满足所述水利工程各种约束条件下，确定所述水利工程施工的最优信息数据；所述最优信息数据包括，所述水利工程的测量数据、地址勘测数据、地下水资源勘测数据和灌区土壤调查数据。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：所述水利动态模型通过目标函数进行表达，包括，
Figure BDA0003295029040000021
其中，D为所述水利动态模型的目标函数形式，
Figure BDA0003295029040000022
为水利数据的变量关联相似度的最大值，t＝1,2……T,t为时段，例如，定义一个月为一个时段，Nt为t时段的初始勘测状态，It为后期勘测状态,Yt为勘测的约束条件，Δt为整体时段，τ为随机影响因子，σt为t时段的随机变量。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：所述勘测的约束条件包括，灌区土壤平衡约束，包括，
Gt+1＝Gt+(It-Jt)Δt
其中，Gt为t时段灌区土壤容量，Jt为t时段灌区土壤流量；地下水资源约束，包括，
Figure BDA0003295029040000023
其中，Xt为t时段初始地下水资源，
Figure BDA0003295029040000024
为t时段水利工程施工最小地下水资源，
Figure BDA0003295029040000025
为t时段水利工程施工最大地下水资源。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：还包括，地址勘测约束，包括，
Figure BDA0003295029040000026
其中，
Figure BDA0003295029040000027
为t时段水利工程施工灌区土壤最小容量，
Figure BDA0003295029040000028
为t时段水利工程施工灌区土壤最大容量；
测量约束，包括，
Figure BDA0003295029040000031
其中，
Figure BDA0003295029040000032
为t时段水利工程施工最小检测限制，
Figure BDA0003295029040000033
为t时段水利工程施工最大检测限制。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：所述信息匹配计算包括，将水利施工现场勘测的数据导入所述水利动态模型中；所述水利动态模型根据待评估的水利工程自适应生成相关参数信息；利用余弦相似度公式进行匹配相似度计算；若计算结果形成的余弦夹角较小，则所述水利施工现场勘测的数据与所述水利动态模型自适应生成相关参数信息较为相似；若计算结果形成的余弦夹角较大，则所述水利施工现场勘测的数据与所述水利动态模型自适应生成相关参数信息的匹配相似度不高。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：所述余弦相似度公式包括，
Figure BDA0003295029040000034
其中，cos α为余弦夹角，D为所述水利动态模型自适应生成相关参数信息，d为所述水利施工现场勘测的数据，i＝1、2……n，为常数，cos α取值范围为[-1,1]。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：构建所述评估方程包括，
Pi＝μ cos α*Si
其中，i为常数，μ为评估系数，Si为期望权值，Pi为所述评估方程的期望值。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：所述评估系数包括，
μ＝Fm+Lm
其中，m为常数，Fm为水利工程维护参数的系数，Lm为折旧的水利工程投资回收系数。
作为本发明所述的水利规划建设评估方法的一种优选方案，其中：包括，若所述期望值越小，则所述匹配相关度越接近最优值，评估结果越准确；若所述期望值越大，则所述匹配相关度越接近最差值，评估结果越不准确。
本发明的有益效果：本发明通过水利动态模型自适应生成水利工程相关参数，节省了人员实地勘测的时间，降低人力、物力的资源调配，通过相似度匹配计算和评估计算，为水利工程施工提供数据信息服务，提高水利工程信息真实性，为推进水利工程具有一定的积极意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例所述的水利规划建设评估方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例所述的水利规划建设评估方法的水利动态模型运行的部分代码示意图；
图3为本发明一个实施例所述的水利规划建设评估方法的本发明方法与传统方法测试的水利发电量对比示意图。
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，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
水能资源是一种可再生能源资源，水力发电将水能转换成电能，不需消耗有限的矿藏资源，且设备简单，运行和工作人员较少，发电成本较低、效率高，因而充分开发水利工程，对社会经济以及环境的发展都具有重大意义。
参照图1和图2，为本发明的第一个实施例，提供了一种水利规划建设评估方法，包括：
S1：基于水利水电工程管理条例构建水利动态模型。其中需要说明的是，构建水利动态模型包括：
基于水利水电工程管理条例得到水利工程施工现场初始勘测状态、后期勘测状态和勘测的约束条件；
在满足水利工程各种约束条件下，确定水利工程施工的最优信息数据；
最优信息数据包括，水利工程的测量数据、地址勘测数据、地下水资源勘测数据和灌区土壤调查数据。
具体的，参照图2，水利动态模型通过目标函数进行表达，包括：
Figure BDA0003295029040000061
其中，D为水利动态模型的目标函数形式，
Figure BDA0003295029040000062
为水利数据的变量关联相似度的最大值，t＝1,2……T,t为时段，例如，定义一个月为一个时段，Nt为t时段的初始勘测状态，It为后期勘测状态,Yt为勘测的约束条件，Δt为整体时段，τ为随机影响因子，σt为t时段的随机变量。
进一步的，勘测的约束条件包括：
灌区土壤平衡约束，包括，
Gt+1＝Gt+(It-Jt)Δt
其中，Gt为t时段灌区土壤容量，Jt为t时段灌区土壤流量；
地下水资源约束，包括，
Figure BDA0003295029040000063
其中，Xt为t时段初始地下水资源，
Figure BDA0003295029040000064
为t时段水利工程施工最小地下水资源，
Figure BDA0003295029040000065
为t时段水利工程施工最大地下水资源；
地址勘测约束，包括，
Figure BDA0003295029040000066
其中，
Figure BDA0003295029040000067
为t时段水利工程施工灌区土壤最小容量，
Figure BDA0003295029040000068
为t时段水利工程施工灌区土壤最大容量；
测量约束，包括，
Figure BDA0003295029040000069
其中，
Figure BDA00032950290400000610
为t时段水利工程施工最小检测限制，
Figure BDA00032950290400000611
为t时段水利工程施工最大检测限制。
S2：将水利施工现场勘测的数据导入水利动态模型中进行信息匹配计算，得到匹配相关度。本步骤需要说明的是，信息匹配计算包括：
将水利施工现场勘测的数据导入水利动态模型中；
水利动态模型根据待评估的水利工程自适应生成相关参数信息；
利用余弦相似度公式进行匹配相似度计算；
若计算结果形成的余弦夹角较小，则水利施工现场勘测的数据与水利动态模型自适应生成相关参数信息较为相似；
若计算结果形成的余弦夹角较大，则水利施工现场勘测的数据与水利动态模型自适应生成相关参数信息的匹配相似度不高。
具体的，余弦相似度公式包括：
Figure BDA0003295029040000071
其中，cos α为余弦夹角，D为水利动态模型自适应生成相关参数信息，d为水利施工现场勘测的数据，i＝1、2……n，为常数，cos α取值范围为[-1,1]。
S3：利用参数等值水利协调评估计算策略构建评估方程，并代入匹配相关度进行目标函数计算。其中还需要说明的是，构建评估方程包括：
Pi＝μ cos α*Si
其中，i为常数，μ为评估系数，Si为期望权值，Pi为评估方程的期望值。
进一步的，评估系数包括：
μ＝Fm+Lm
其中，m为常数，Fm为水利工程维护参数的系数，Lm为折旧的水利工程投资回收系数。
S4：若计算结果的期望值越小，则匹配相关度越接近最优值，评估结果越准确。
S5：若期望值越大，则匹配相关度越接近最差值，评估结果越不准确。
S6：输出、记录评估结果，以供维护人员进行参考。
不难理解的是，水利工程测量包括，平面高程控制测量、地形测量(含水下地形测量)、纵横断面测量，定线、放线测量和变形观测；水利工程地质勘察包括，地质测绘、开挖作业、遥感、钻探、水利工程地球物理勘探、岩土试验和观测监测；其用以查明区域构造稳定性、水库地震、水库渗漏、浸没、塌岸、渠道渗漏等环境地质问题，水工建筑物地基的稳定和沉陷，洞室围岩的稳定，天然边坡和开挖边坡的稳定，以及天然建筑材料状况。
再进一步的是，地下水资源勘察包括，地下水调查、打井开发，如渠灌井灌结合、盐碱地改良、动态监测预报、防治水质污染；灌区土壤调查包括，自然环境、农业生产条件对土壤属性的影响，土壤剖面观测，土壤物理性质测定，土壤化学性质分析，土壤水分常数测定以及土壤水盐动态观测。
较佳的，本实施例还需要说明的是，传统的水利工程施工设计勘测检验会带来施工隐患影响，水利工程施工设计需要详实的数据信息保证施工质量，施工勘测需要花费大量的人力、物力，部分水利工程建设单位为了谋取高经济效益，控制工程建设成本，以得过且过的态度获取相应数据信息，导致部分数据信息缺乏真实性；而本发明方法通过水利水电工程管理条例构建水利动态模型，在符合水利工程建设基础之上增加四种勘测的约束条件，进一步提高水利动态模型自适应生成相关参数的可靠真实性，使其符合水利工程建设标准，进而通过评估方程进行评判，为水利工程施工提供数据信息服务，提高水利工程信息真实性。
优选的，本发明通过水利动态模型自适应生成水利工程相关参数，节省了人员实地勘测的时间，降低人力、物力的资源调配，通过相似度匹配计算和评估计算，为水利工程施工提供数据信息服务，提高水利工程信息真实性，为推进水利工程具有一定的积极意义。
实施例2
参照图3，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种水利规划建设评估方法的测试验证，具体包括：
为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统的人工现场实时勘测方法与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比试验结果，验证本发明方法所具有的真实效果。
传统的人工现场实时勘测方法需要耗费大量的人力、物力，且信息缺乏真实性，为验证本发明方法相对传统方法具有较真实的水利工程信息，本实施例中将采用传统方法与本发明方法分别对长江支流上某一水利工程进行测试对比。
较佳的，本实施例还需要说明的是，水利工程的勘测数据信息影响着后期水利发电和水库水量的数据，若前期勘测的数据信息不够真实详尽，则后期将会严重影响水利工程质量，造成不可估计的损失；例如，一个水利工程施工现场勘测的地质数据若小于水利工程云端数据库存储的历史采集数据，传统方法是直接采用现有勘测的地质数据进行相应施工设备实施方式，若施工建设的水利工程地区发生地震等自然灾害，那么该水利工程是否能够坚守住质量保证生命财产安全呢，又或，不够真实的地质勘测信息是否会对水利发电量造成一定的误差影响，进而造成水利发电的经济成本损失；因此，通过本实施例设置传统方法与本发明方法获得的水利发电量的测试，能够更加直观的看出本发明方法技术效果重要性。
测试环境：(1)测试的水利工程位于长江某支流上，坝址控制流域面积约为3711km每平方，占流域总面积的20.06％；
(2)将测试水利工程的发电机组参数导入仿真平台模拟水利发电场景；
(3)将传统方法得到的数据进行数值化转换并代入仿真平台进行水利发电测试；
(4)将本发明方法自适应生成的相关参数经过评估验证后再输出，并通过数值化转换代入仿真平台进行水利发电测试。
优选的，本实施例设置的测试环境主要用于测试传统方法和本发明方法实施下对水利发电量的影响对比，以此检验水利动态模型和评估方程对勘测信息的真实性是否有所提高，不难理解的是，传统方法直接采用勘测信息而不考虑是否存在信息勘测真实性，输出的仿真平台的水利发电量则存在误差；而本发明方法经过水利动态模型和评估方程的结合，提高信息计算的准确性，并通过匹配相似度验证信息勘测是否存在误差，进一步提高信息真实性，输出的仿真平台的水利发电量则最接近于真实水利发电工程数据。
参照图3，为本发明方法与传统方法水利发电测试对比示意图，图中发电量1为本发明方法生成的曲线，发电量2为传统方法生成的曲线，根据图3的示意，能够直观的看出，本发明方法相对于传统方法具有更高的发电量，且趋于稳定，即验证了本发明方法有益效果的真实性。
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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种水利规划建设评估方法，其特征在于：包括，
基于水利水电工程管理条例构建水利动态模型；
将水利施工现场勘测的数据导入所述水利动态模型中进行信息匹配计算，得到匹配相关度；
利用参数等值水利协调评估计算策略构建评估方程，并代入所述匹配相关度进行目标函数计算；
若计算结果的期望值越小，则所述匹配相关度越接近最优值，评估结果越准确；
输出、记录所述评估结果，以供维护人员进行参考；
构建所述水利动态模型包括：
基于所述水利水电工程管理条例得到水利工程施工现场初始勘测状态、后期勘测状态和勘测的约束条件；
在满足所述水利工程各种约束条件下，确定所述水利工程施工的最优信息数据；
所述最优信息数据包括，所述水利工程的测量数据、地址勘测数据、地下水资源勘测数据和灌区土壤调查数据；
所述水利动态模型通过目标函数进行表达，包括，
Figure FDA0003663517280000011
其中，D为所述水利动态模型的目标函数形式，
Figure FDA0003663517280000012
为水利数据的变量关联相似度的最大值，t＝1,2……T,t为时段，定义一个月为一个时段，Nt为t时段的初始勘测状态，It为后期勘测状态,Yt为勘测的约束条件，Δt为整体时段，τ为随机影响因子，σt为t时段的随机变量；
所述勘测的约束条件包括，灌区土壤平衡约束，包括，
Gt+1＝Gt+(It-Jt)Δt
其中，Gt为t时段灌区土壤容量，Jt为t时段灌区土壤流量；
地下水资源约束，包括，
Figure FDA0003663517280000013
其中，Xt为t时段初始地下水资源，
Figure FDA0003663517280000014
为t时段水利工程施工最小地下水资源，
Figure FDA0003663517280000021
为t时段水利工程施工最大地下水资源；
地址勘测约束，包括，
Figure FDA0003663517280000022
其中，
Figure FDA0003663517280000023
为t时段水利工程施工灌区土壤最小容量，
Figure FDA0003663517280000024
为t时段水利工程施工灌区土壤最大容量；
测量约束，包括，
Figure FDA0003663517280000025
其中，
Figure FDA0003663517280000026
为t时段水利工程施工最小检测限制，
Figure FDA0003663517280000027
为t时段水利工程施工最大检测限制；
所述信息匹配计算包括，
将水利施工现场勘测的数据导入所述水利动态模型中；
所述水利动态模型根据待评估的水利工程自适应生成相关参数信息；
利用余弦相似度公式进行匹配相似度计算；
若计算结果形成的余弦夹角较小，则所述水利施工现场勘测的数据与所述水利动态模型自适应生成相关参数信息较为相似；
若计算结果形成的余弦夹角较大，则所述水利施工现场勘测的数据与所述水利动态模型自适应生成相关参数信息的匹配相似度不高；
所述余弦相似度公式包括，
Figure FDA0003663517280000028
其中，cosα为余弦夹角，Di为所述水利动态模型自适应生成相关参数信息，di为所述水利施工现场勘测的数据，i＝1、2……n，为常数，cosα取值范围为[-1,1]；
构建所述评估方程包括，
Pi＝μcosα*Si
其中，i为常数，μ为评估系数，Si为期望权值，Pi为所述评估方程的期望值。
2.根据权利要求1所述的水利规划建设评估方法，其特征在于：所述评估系数包括，
μ＝Fm+Lm
其中，m为常数，Fm为水利工程维护参数的系数，Lm为折旧的水利工程投资回收系数。
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