本發(fā)明涉及水利工程，特別涉及一種灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)率定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、灌區(qū)是重要的水資源調(diào)配系統(tǒng)，傳統(tǒng)的灌區(qū)調(diào)度管理主要依賴人為調(diào)控和歷史經(jīng)驗(yàn)，對(duì)渠系中水量的輸運(yùn)和演進(jìn)缺乏物理規(guī)律的認(rèn)知，因此容易造成水量浪費(fèi)，在水量調(diào)配和閘門(mén)調(diào)度方案存在很大的優(yōu)化空間。因此當(dāng)今的灌區(qū)數(shù)字化和信息化逐漸涉及到渠系輸配水的機(jī)理模型，使用搭建水動(dòng)力機(jī)理模型的方法，對(duì)灌區(qū)渠系建模，并考慮閘門(mén)的過(guò)流過(guò)程，從而能夠合理地模擬仿真灌區(qū)內(nèi)水量調(diào)配及輸運(yùn)地物理過(guò)程，協(xié)助分析和優(yōu)化灌區(qū)調(diào)度方案。

2、然而渠系水動(dòng)力過(guò)程以及閘門(mén)過(guò)流過(guò)程模擬仿真的計(jì)算準(zhǔn)確性，非常依賴閘門(mén)過(guò)流系數(shù)與水動(dòng)力參數(shù)的取值。這些參數(shù)通常是數(shù)目眾多、存在相關(guān)性的，并且對(duì)于灌區(qū)不同的灌溉時(shí)期和不同的閘門(mén)調(diào)度工況需要區(qū)分和調(diào)整，另一方面，目前大多數(shù)的渠系的物理模型中，渠道的水動(dòng)力參數(shù)和閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)通常被獨(dú)立考慮和率定，然而在模型實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，這些參數(shù)會(huì)同時(shí)對(duì)模型計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生作用，因此，難以使用簡(jiǎn)單和獨(dú)立的方式完成灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)的率定，不利于現(xiàn)代化灌區(qū)的數(shù)字化信息化進(jìn)程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)率定方法，旨在解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、一種灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)率定方法，包括如下步驟：

4、s10，基于灌區(qū)渠系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建所述灌區(qū)渠系的一維網(wǎng)格模型，在所述一維網(wǎng)格模型的各個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上分別嵌入位于該所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的渠道斷面的設(shè)計(jì)和測(cè)繪參數(shù)，在所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建水動(dòng)力數(shù)據(jù)矩陣，以對(duì)所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力過(guò)程進(jìn)行推演仿真計(jì)算；

5、s20，根據(jù)所述灌區(qū)渠系中閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)，使用所述閘門(mén)處實(shí)測(cè)的水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況，率定所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值；

6、s30，基于所述灌區(qū)渠系當(dāng)前時(shí)刻的水位流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、所述灌區(qū)渠系的上下游邊界條件、所述閘門(mén)的調(diào)度運(yùn)行工況、所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率、及所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值來(lái)構(gòu)建一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型，進(jìn)而推演并獲得所述灌區(qū)渠系一個(gè)時(shí)段內(nèi)的水位流量計(jì)算場(chǎng)；

7、s40，將所述一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型中不確定的待定參數(shù)作為背景值，并將所述灌區(qū)渠系的實(shí)際監(jiān)測(cè)值作為測(cè)量場(chǎng)，基于所述背景值在一定范圍內(nèi)的變化程度、以及所述水位流量計(jì)算場(chǎng)和所述測(cè)量場(chǎng)相對(duì)于所述背景值的偏離程度，構(gòu)建誤差函數(shù)，并建立數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，以使所述水位流量計(jì)算場(chǎng)和所述測(cè)量場(chǎng)達(dá)到最優(yōu)擬合；

8、s50，使用所述數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型獲取一套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值，并將該套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值應(yīng)用于所述灌區(qū)渠系進(jìn)行水資源調(diào)配和水量推演仿真計(jì)算；

9、s60，在下一個(gè)時(shí)期內(nèi)，重復(fù)步驟s20~s50，更新所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值的率定結(jié)果，以優(yōu)化所述水資源調(diào)配和所述水量推演仿真計(jì)算的精確度。

10、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，在所述步驟s10中，所述一維網(wǎng)格模型的范圍包括所述灌區(qū)渠系中的干渠、支渠、河道、閘門(mén)位置及四者彼此間的連接關(guān)系，所述設(shè)計(jì)和測(cè)繪參數(shù)包括渠底高程、渠底寬、邊坡及渠高的斷面幾何數(shù)據(jù)，所述水動(dòng)力數(shù)據(jù)矩陣的參數(shù)包括水位、流量、流速及水深。

11、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s20的具體步驟包括：

12、獲取所述灌區(qū)渠系中閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)，所述閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)包括閘孔寬度、閘孔高度、閘孔數(shù)目及閘底坎高程；

13、獲取所述灌區(qū)渠系中每個(gè)所述閘門(mén)實(shí)測(cè)的水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)包括閘前水深、閘后水深、實(shí)測(cè)過(guò)閘流量及閘門(mén)開(kāi)度的過(guò)程數(shù)據(jù)；

14、對(duì)實(shí)測(cè)的所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，排除所述閘前水深、所述閘后水深、所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量及所述閘門(mén)開(kāi)度四項(xiàng)過(guò)程數(shù)據(jù)中任一項(xiàng)缺失時(shí)的數(shù)據(jù)，并排除關(guān)閘和所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量≤0時(shí)的數(shù)據(jù)；

15、基于清洗后的所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，構(gòu)建閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)矩陣：

16、

17、其中， k為閘門(mén)編號(hào)，t0，t1，……，tm為所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)的時(shí)刻，hi為閘前水深，hi為閘后水深，ei為閘門(mén)開(kāi)度，qi為實(shí)測(cè)過(guò)閘流量，， m為末時(shí)刻的編號(hào)；

18、根據(jù)所述閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)矩陣分類(lèi)篩選過(guò)閘流態(tài)，以計(jì)算出理論過(guò)閘流量；

19、計(jì)算所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量與所述理論過(guò)閘流量之比，得到每個(gè)時(shí)刻的閘門(mén)過(guò)流系數(shù)：

20、

21、其中，qti為所述理論過(guò)閘流量；

22、對(duì)當(dāng)前時(shí)期的所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)建立頻數(shù)分布直方圖，統(tǒng)計(jì)得到所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)出現(xiàn)概率最大的置信區(qū)間，并取出現(xiàn)概率最大的置信區(qū)間對(duì)應(yīng)的所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)作為閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值。

23、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述根據(jù)所述閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)矩陣分類(lèi)篩選過(guò)閘流態(tài)，以計(jì)算出理論過(guò)閘流量的具體步驟包括：

24、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為自由堰流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

25、

26、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為淹沒(méi)堰流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

27、

28、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為自由孔流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

29、

30、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為淹沒(méi)孔流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

31、

32、其中，g為重力加速度，b為閘孔寬度，。

33、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s30的具體步驟包括：

34、將所述灌區(qū)渠系當(dāng)前時(shí)刻的水位流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、所述灌區(qū)渠系的上下游邊界條件、所述閘門(mén)的調(diào)度運(yùn)行工況、及所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率置入所述一維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)中，并參考所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值，構(gòu)建一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型，以得到所述灌區(qū)渠系的水位流量計(jì)算場(chǎng)：

35、所述水位流量計(jì)算場(chǎng)包括水位計(jì)算場(chǎng)和流量計(jì)算場(chǎng)，所述水位計(jì)算場(chǎng)和所述流量計(jì)算場(chǎng)在每一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝姹硎緸椋?/p>

36、

37、其中， n為斷面編號(hào)， wi為斷面水位，qi為斷面流量；

38、疊合所述水位計(jì)算場(chǎng)和所述流量計(jì)算場(chǎng)形成水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣：

39、。

40、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s40的具體步驟包括：

41、基于所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率以及所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值，將不確定的待定參數(shù) x設(shè)置為背景值 xb；

42、根據(jù)所述待定參數(shù) x的變化范圍設(shè)定所述背景值 xb的調(diào)控范圍，以建立待定參數(shù)誤差量化協(xié)方差矩陣：

43、

44、獲取實(shí)際監(jiān)測(cè)的所述渠道斷面的水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，疊合所述水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和所述流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)形成測(cè)量場(chǎng)矩陣：

45、

46、根據(jù)所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣之間的差距，建立觀測(cè)誤差量化協(xié)方差矩陣：

47、

48、根據(jù)所述待定參數(shù) x與所述背景值 xb之間的偏差，使用所述待定參數(shù)誤差量化協(xié)方差矩陣的逆進(jìn)行加權(quán)，形成背景約束評(píng)價(jià)函數(shù)；

49、根據(jù)所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣與所述測(cè)量場(chǎng)矩陣之間的偏差，使用所述觀測(cè)誤差量化協(xié)方差矩陣的逆進(jìn)行加權(quán)，形成觀測(cè)評(píng)價(jià)函數(shù)；

50、疊加所述背景約束評(píng)價(jià)函數(shù)和所述觀測(cè)評(píng)價(jià)函數(shù)，以形成參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)：

51、

52、其中，所述過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率通過(guò)敏感性分析方法確定所述參數(shù)率定的可行域，所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值通過(guò)所述置信區(qū)間取得所述參數(shù)率定的可行域：，式中， aj、bj分別為第 j個(gè)參數(shù)的上下限值，；

53、建立數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，將所述參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)最小化，以使所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣達(dá)到最優(yōu)擬合。

54、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述建立數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，將所述參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)最小化，以使所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣達(dá)到最優(yōu)擬合的具體步驟包括：

55、通過(guò)三維變分法，將所述參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)表示為：

56、

57、將上式取導(dǎo)得到：

58、

59、其中，為 h關(guān)于 x的線性切線矩陣的伴隨矩陣；

60、通過(guò)擾動(dòng)方法求得所述一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型中最優(yōu)的所述待定參數(shù)。

61、根據(jù)上述技術(shù)方案的一方面，所述步驟s50的具體步驟包括：

62、根據(jù)最優(yōu)的所述待定參數(shù)獲取一套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值，并將其作為最優(yōu)過(guò)流系數(shù)參考值；

63、將該套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述最優(yōu)過(guò)流系數(shù)參考值應(yīng)用于所述灌區(qū)渠系進(jìn)行水資源調(diào)配和水量推演仿真計(jì)算，以獲得最優(yōu)的所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣。

64、本發(fā)明還提供一種灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)率定系統(tǒng)，包括：

65、構(gòu)建模塊：用于基于灌區(qū)渠系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建所述灌區(qū)渠系的一維網(wǎng)格模型，在所述一維網(wǎng)格模型的各個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上分別嵌入位于該所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的渠道斷面的設(shè)計(jì)和測(cè)繪參數(shù)，在所述網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建水動(dòng)力數(shù)據(jù)矩陣，以對(duì)所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力過(guò)程進(jìn)行推演仿真計(jì)算；

66、在所述構(gòu)建模塊中：所述一維網(wǎng)格模型的范圍包括所述灌區(qū)渠系中的干渠、支渠、河道、閘門(mén)位置及四者彼此間的連接關(guān)系，所述設(shè)計(jì)和測(cè)繪參數(shù)包括渠底高程、渠底寬、邊坡及渠高的斷面幾何數(shù)據(jù)，所述水動(dòng)力數(shù)據(jù)矩陣的參數(shù)包括水位、流量、流速及水深；

67、率定模塊：用于根據(jù)所述灌區(qū)渠系中閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)，使用所述閘門(mén)處實(shí)測(cè)的水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況，率定所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值；

68、所述率定模塊具體用于：獲取所述灌區(qū)渠系中閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)，所述閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)包括閘孔寬度、閘孔高度、閘孔數(shù)目及閘底坎高程；

69、獲取所述灌區(qū)渠系中每個(gè)所述閘門(mén)實(shí)測(cè)的水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)包括閘前水深、閘后水深、實(shí)測(cè)過(guò)閘流量及閘門(mén)開(kāi)度的過(guò)程數(shù)據(jù)；

70、對(duì)實(shí)測(cè)的所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，排除所述閘前水深、所述閘后水深、所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量及所述閘門(mén)開(kāi)度四項(xiàng)過(guò)程數(shù)據(jù)中任一項(xiàng)缺失時(shí)的數(shù)據(jù)，并排除關(guān)閘和所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量≤0時(shí)的數(shù)據(jù)；

71、基于清洗后的所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)，構(gòu)建閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)矩陣：

72、

73、其中， k為閘門(mén)編號(hào)，t0，t1，……，tm為所述水利過(guò)程數(shù)據(jù)和運(yùn)行工況數(shù)據(jù)的時(shí)刻，hi為閘前水深，hi為閘后水深，ei為閘門(mén)開(kāi)度，qi為實(shí)測(cè)過(guò)閘流量，， m為末時(shí)刻的編號(hào)；

74、根據(jù)所述閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)矩陣分類(lèi)篩選過(guò)閘流態(tài)，以計(jì)算出理論過(guò)閘流量；

75、具體有：若，則判定過(guò)閘流態(tài)為自由堰流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

76、

77、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為淹沒(méi)堰流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

78、

79、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為自由孔流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

80、

81、若，則判定過(guò)閘流態(tài)為淹沒(méi)孔流，所述理論過(guò)閘流量的計(jì)算公式為：

82、

83、其中，g為重力加速度，b為閘孔寬度，；

84、計(jì)算所述實(shí)測(cè)過(guò)閘流量與所述理論過(guò)閘流量之比，得到每個(gè)時(shí)刻的閘門(mén)過(guò)流系數(shù)：

85、

86、其中，qti為所述理論過(guò)閘流量；

87、對(duì)當(dāng)前時(shí)期的所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)建立頻數(shù)分布直方圖，統(tǒng)計(jì)得到所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)出現(xiàn)概率最大的置信區(qū)間，并取出現(xiàn)概率最大的置信區(qū)間對(duì)應(yīng)的所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)作為閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值；

88、推演模塊：用于基于所述灌區(qū)渠系當(dāng)前時(shí)刻的水位流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、所述灌區(qū)渠系的上下游邊界條件、所述閘門(mén)的調(diào)度運(yùn)行工況、所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率、及所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值來(lái)構(gòu)建一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型，進(jìn)而推演并獲得所述灌區(qū)渠系一個(gè)時(shí)段內(nèi)的水位流量計(jì)算場(chǎng)；

89、所述推演模塊具體用于：將所述灌區(qū)渠系當(dāng)前時(shí)刻的水位流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、所述灌區(qū)渠系的上下游邊界條件、所述閘門(mén)的調(diào)度運(yùn)行工況、及所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率置入所述一維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)中，并參考所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值，構(gòu)建一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型，以得到所述灌區(qū)渠系的水位流量計(jì)算場(chǎng)：

90、所述水位流量計(jì)算場(chǎng)包括水位計(jì)算場(chǎng)和流量計(jì)算場(chǎng)，所述水位計(jì)算場(chǎng)和所述流量計(jì)算場(chǎng)在每一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝姹硎緸椋?/p>

91、

92、其中， n為斷面編號(hào)， wi為斷面水位，qi為斷面流量；

93、疊合所述水位計(jì)算場(chǎng)和所述流量計(jì)算場(chǎng)形成水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣：

94、；

95、優(yōu)化模塊：用于將所述一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型中不確定的待定參數(shù)作為背景值，并將所述灌區(qū)渠系的實(shí)際監(jiān)測(cè)值作為測(cè)量場(chǎng)，基于所述背景值在一定范圍內(nèi)的變化程度、以及所述水位流量計(jì)算場(chǎng)和所述測(cè)量場(chǎng)相對(duì)于所述背景值的偏離程度，構(gòu)建誤差函數(shù)，并建立數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，以使所述水位流量計(jì)算場(chǎng)和所述測(cè)量場(chǎng)達(dá)到最優(yōu)擬合；

96、所述優(yōu)化模塊具體用于：基于所述灌區(qū)渠系中各渠道的過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率以及所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值，將不確定的待定參數(shù) x設(shè)置為背景值 xb；

97、根據(jù)所述待定參數(shù) x的變化范圍設(shè)定所述背景值 xb的調(diào)控范圍，以建立待定參數(shù)誤差量化協(xié)方差矩陣：

98、

99、獲取實(shí)際監(jiān)測(cè)的所述渠道斷面的水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，疊合所述水位實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和所述流量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)形成測(cè)量場(chǎng)矩陣：

100、

101、根據(jù)所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣之間的差距，建立觀測(cè)誤差量化協(xié)方差矩陣：

102、

103、根據(jù)所述待定參數(shù) x與所述背景值 xb之間的偏差，使用所述待定參數(shù)誤差量化協(xié)方差矩陣的逆進(jìn)行加權(quán)，形成背景約束評(píng)價(jià)函數(shù)；

104、根據(jù)所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣與所述測(cè)量場(chǎng)矩陣之間的偏差，使用所述觀測(cè)誤差量化協(xié)方差矩陣的逆進(jìn)行加權(quán)，形成觀測(cè)評(píng)價(jià)函數(shù)；

105、疊加所述背景約束評(píng)價(jià)函數(shù)和所述觀測(cè)評(píng)價(jià)函數(shù)，以形成參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)：

106、

107、其中，所述過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)糙率通過(guò)敏感性分析方法確定所述參數(shù)率定的可行域，所述閘門(mén)過(guò)流系數(shù)參考值通過(guò)所述置信區(qū)間取得所述參數(shù)率定的可行域：，式中， aj、bj分別為第 j個(gè)參數(shù)的上下限值，；

108、建立數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，將所述參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)最小化，以使所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣達(dá)到最優(yōu)擬合；

109、具體有：通過(guò)三維變分法，將所述參數(shù)率定的目標(biāo)函數(shù)表示為：

110、

111、將上式取導(dǎo)得到：

112、

113、其中，為 h關(guān)于 x的線性切線矩陣的伴隨矩陣；

114、通過(guò)擾動(dòng)方法求得所述一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型中最優(yōu)的所述待定參數(shù)。

115、應(yīng)用模塊：用于使用所述數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型獲取一套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值，并將該套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值應(yīng)用于所述灌區(qū)渠系進(jìn)行水資源調(diào)配和水量推演仿真計(jì)算；

116、所述應(yīng)用模塊具體用于：根據(jù)最優(yōu)的所述待定參數(shù)獲取一套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值，并將其作為最優(yōu)過(guò)流系數(shù)參考值；

117、將該套所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述最優(yōu)過(guò)流系數(shù)參考值應(yīng)用于所述灌區(qū)渠系進(jìn)行水資源調(diào)配和水量推演仿真計(jì)算，以獲得最優(yōu)的所述水位流量計(jì)算場(chǎng)矩陣和所述測(cè)量場(chǎng)矩陣；

118、更新模塊：用于在下一個(gè)時(shí)期內(nèi)，重復(fù)率定模塊、推演模塊、優(yōu)化模塊和應(yīng)用模塊的內(nèi)容，更新所述灌區(qū)渠系的水動(dòng)力參數(shù)和所述閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值的率定結(jié)果，以優(yōu)化所述水資源調(diào)配和所述水量推演仿真計(jì)算的精確度。

119、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

120、本發(fā)明首先通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立一維網(wǎng)格模型，然后將渠道斷面的設(shè)計(jì)和測(cè)繪參數(shù)嵌入在一維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)中以得到水動(dòng)力數(shù)據(jù)矩陣，接著根據(jù)灌區(qū)渠系中閘門(mén)的設(shè)計(jì)參數(shù)率定閘門(mén)的過(guò)流系數(shù)參考值，然后通過(guò)構(gòu)建一維水動(dòng)力數(shù)值仿真模型獲得一個(gè)時(shí)段內(nèi)的水位流量計(jì)算場(chǎng)，通過(guò)將不確定的待定參數(shù)作為背景值，基于各數(shù)據(jù)與背景值的偏離程度構(gòu)建數(shù)據(jù)同化優(yōu)化算法模型，來(lái)更新水位流量計(jì)算場(chǎng)和測(cè)量場(chǎng)，進(jìn)而優(yōu)化水資源調(diào)配和水量推演仿真計(jì)算的精準(zhǔn)度，以得到最好的閘門(mén)過(guò)流系數(shù)和水動(dòng)力參數(shù)。

121、本發(fā)明基于數(shù)據(jù)同化方法實(shí)現(xiàn)灌區(qū)閘門(mén)過(guò)流系數(shù)與水動(dòng)力參數(shù)自動(dòng)率定，獲得能夠模擬出符合灌區(qū)實(shí)測(cè)水力數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果的最優(yōu)水動(dòng)力參數(shù)和閘門(mén)過(guò)流系數(shù)，并針對(duì)不同時(shí)期自動(dòng)更新率定，適用于灌區(qū)數(shù)字化信息化的灌區(qū)渠系的水資源調(diào)配及水量推演計(jì)算，協(xié)助分析和優(yōu)化灌區(qū)調(diào)度方案。