本發(fā)明涉及信息，尤其涉及水庫預報調度一體化方法。

背景技術：

1、水庫在流域防洪、供水保障、灌溉、發(fā)電和生態(tài)保護和景觀價值等方面發(fā)揮著重要的作用。

2、然而，傳統水庫水域空間管理方式存在覆蓋度不全、調度運行決策能力不足、人力資源浪費等問題。

3、為了保障水庫的安全穩(wěn)定運行，提升水庫管理的智能化水平和運維效率，本發(fā)明提供一種水庫預報調度一體化模型，形成水庫空間管理與運行保障整體解決方案。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是針對水庫空間管理與運行保障問題，提出一種水庫預報調度一體化方法。

2、本發(fā)明的技術方案是：

3、本發(fā)明提供一種水庫預報調度一體化方法，包括：

4、s1、根據dem地形數據劃分水庫匯水區(qū)域的匯水單元；

5、s2、采用水文模型模擬各匯水單元的水文過程，得到各匯水單元的產流量；

6、s3、構建水庫上游河道與庫區(qū)的拓撲關系，采用水動力模型基于產流量進行模擬，獲得流量匯入數據；

7、s4、構建泄洪閘、堰下泄模型，設置水庫調度方案，計算水庫下泄流量；

8、s5、構建水庫庫區(qū)調蓄模型，獲得預報期的庫區(qū)水位；

9、s6、基于預報期的庫區(qū)水位，推送水庫調度方案。

10、進一步地，所述s1中根據dem地形數據劃分水庫匯水區(qū)域的匯水單元，包括：

11、對dem數據進行預處理，采用d8算法進行流向分析，通過累積流分析計算匯水面積，并根據設定的閾值劃分匯水單元，提取各單元的地形與幾何特征數據。

12、進一步地，所述s2中采用水文模型模擬各匯水單元的產匯流過程，得到水庫上游河道和庫區(qū)的流量匯入數據，包括：

13、s21、結合土地利用類型，將土壤下墊面區(qū)分為水面、建筑用地和旱地；

14、s22、當下墊面類型為旱地（可透水，包括林地、草地或其他旱地）；

15、若土壤處于非飽和滲流狀態(tài)時，采用下述公式計算土壤下滲量：

16、；中 i為降雨強度（mm/hr）；

17、若土壤飽和形成穩(wěn)定滲流后，計算土壤下滲率，采用下述公式得到每個時間步的土壤下滲量；

18、

19、其中： f p為下滲能力，單位mm/hr，， k s為下滲傳導率，單位mm/hr， m d為初始飽和差（體積/體積）， s av為土壤平均基質吸力（mm）， f為土壤初始下滲量（mm）， t為計算時長。

20、s23、當下墊面類型為水面、建筑用地，采用固定徑流系數計算產流量：

21、；

22、式中： ψ為固定徑流系數， s 0為初期損失；

23、當下墊面類型為旱地，采用下述公式計算產流量：

24、

25、式中： p為降雨量， e為蒸發(fā)量， s為損失， q為產流量，單位均為mm。

26、進一步地，所述s3包括：

27、s31、通過河網矢量數據與匯水單元邊界進行疊加，建立拓撲連接關系；

28、s32、將所述各匯水單元的產流量作為側向入流或上游入流，通過一維水動力學模型獲得流量匯入數據。

29、進一步地，所述s32具體包括：

30、若匯水單元內部存在河網或位于庫區(qū)，則將該匯水單元的產流量作為側向入流；

31、若匯水單元內部不存在河網或位于庫區(qū)以外，則查找與該匯水單元相連接的下游單元，依據所述拓撲連接關系將該匯水單元的產流量作為下游匯水單元的上游入流；

32、將各匯水單元的入流情況作為邊界條件，采用一維水動力學模型獲得水庫上游河道和庫區(qū)的流量匯入數據。

33、進一步地，所述s4包括：

34、獲取泄洪閘參數信息，判斷過流狀態(tài)為孔流或堰流；

35、計算流量，對孔流和堰流計算出的流量進行加權平均化處理，得到最終的泄洪閘下泄流量。

36、進一步地，所獲取泄洪閘、堰參數信息，判斷過流狀態(tài)為孔流或堰流具體為：

37、獲取閘上水深 h u、閘上總水頭 h0、閘下水深 h d、閘門開度 e參數信息；

38、當水庫泄流無閘門控制，判斷為自由堰流；

39、當 e/ h u＞0.65時，判斷為堰流；反之為孔流；

40、當 h d/ h0＞0.8時，則判斷為淹沒出流；反之為自由出流；

41、當 e/ h u＞0.60時，對孔流和堰流計算出的流量進行加權平均化處理，使得閘孔出流向堰流出流臨界點，作為最終的泄洪閘下泄流量。

42、通過上述判斷結果，確定水閘的具體過流狀態(tài)，分為自由孔流、自由堰流、淹沒孔流、淹沒堰流和不出流五種工況，分別計算流量。

43、進一步地，所述s5包括：

44、獲取水庫庫區(qū)的地形高程信息；

45、建立水庫庫區(qū)調蓄模型，求解調蓄差分方程，獲得預報期的庫區(qū)水位 z：

46、式中：∑ q為調蓄區(qū)域流入流出的流量代數和， q o代表水庫下泄流量， q i代表入庫流量， q e代表損失流量，包括蒸散發(fā)因素； a( z)為水位對應的調蓄區(qū)域面積； t為時間。

47、進一步地，s6包括：

48、根據預報期的庫區(qū)水位，判斷是否需要調整泄洪閘泄量，若需要則基于聚類分析與歐式距離匹配最優(yōu)調度方案，進行推送；

49、具體為：采用k-means聚類算法對水庫歷史調度方案進行聚類，得到不同類型的典型調度方案；

50、將當前預報期的庫區(qū)水位與各典型調度方案的水位進行比較，通過計算歐式距離，找出與當前水位最接近的備選調度方案。

51、進一步地，該方法還包括：選取典型洪水事件的降雨、水位、流量的觀測資料，進行水文模型參數的率定，包括：采用nash-sutcliffe系數和決定系數r2作為評價指標，通過調整水文模型產匯流參數和河道糙率參數，使模擬值與實測值的吻合程度達到最優(yōu)。

52、本發(fā)明的有益效果：

53、本發(fā)明公開了一種水庫預報調度一體化方法，該方法基于dem地形數據劃分匯水單元；考慮土地利用類型空間分布差異，采用水文模型模擬產匯流過程；構建水庫上游河道與庫區(qū)的拓撲關系，采用水動力模型獲得流量匯入數據；構建水庫調蓄模型模擬庫區(qū)水位變化，推送水庫調度方案。本發(fā)明的方法實現了水庫預報調度的精確模擬，為防洪減災和水資源優(yōu)化調度提供了有效工具，具有重要的實用價值。

54、本發(fā)明將產匯流模型與水動力模型緊密耦合，實現降雨-產匯流-水庫調度全過程模擬；通過典型洪水事件資料率定關鍵參數，采用nash系數等指標評估、優(yōu)化模型精度。

55、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后具體實施方式部分予以詳細說明。