申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

申请日：2022-09-16

公开（公告）日：2024-02-02

公开（公告）号：CN115456422B

主分类号：G06F30/18

分类号：G06F30/18;G06F30/28;G06F30/23;G06Q10/0631;G06Q50/02;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.02#授权;2022.12.27#实质审查的生效;2022.12.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法，包括构建基本地理空间矢量数据图层；对构建的基本地理空间矢量数据图层进行网格剖分；构建用于渠系调控模拟计算的双向扩展的渠系数据结构；根据灌溉渠系中的汊点位置、水工建筑物位置，将渠系划分为单渠段的集合；收集灌溉渠系配水计划，对地理信息进行面矢量的空间建模；采用基于标量耗散有限体积法的一维水动力学模型构建电子渠系；利用电子渠系分别对灌溉渠系整体和独立渠段的运行过程进行动态预演修正；采用基于条件触发的模型预测控制算法对动态预演修正结果进行调控优化。本发明更全面的考虑了渠系运行过程中的水流运动物理规律，具有低成本、高解释性的特点。

主权项：1.一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建基本地理空间矢量数据图层，并划分用水单元；S2、对构建的基本地理空间矢量数据图层进行网格剖分，收集渠系的设计数据和设计运行条件数据，并将其输入网格模型；S3、构建用于渠系调控模拟计算的双向扩展的渠系数据结构；具体包括以下分步骤：S31、采用线段表示每个双向扩展的渠段，将每个分水节点作为渠段端点，并且在相邻渠段端点之间采用弧线箭头表示两个端点之间的关系以及信息交换，构建数据结构；S32、获取各个渠道名称与属性的对应关系，根据数据结构分类存储各渠道及渠段的信息；S33、采用汊点处局部节点拓扑关系处理方法，确定各渠道之间的关系，构建双向扩展的渠系数据结构；S4、根据灌溉渠系中的汊点位置、水工建筑物位置，将渠系划分为单渠段的集合，利用渠系数据结构将渠系组织为渠段集合；S5、收集灌溉渠系配水计划，对地理信息进行面矢量的空间建模，叠加于步骤S2得到的网格模型，并将用水单元的配水信息输入渠系数据结构；S6、采用基于标量耗散有限体积法的一维水动力学模型构建电子渠系；具体包括以下分步骤：S61、利用地表水位和流量为因变量的矩阵形式的一维圣维南方程组描述明渠水流运动过程；S62、沿河道纵向进行空间离散，并采用标量耗散有限体积法对一维圣维南方程组进行时空离散，得到空间节点上关于地表水位和流量的线性代数方程组；S7、利用电子渠系分别对灌溉渠系整体和独立渠段的运行过程进行动态预演修正；具体包括以下分步骤：S71、将电子渠系作为控制对象，采用设定采用周期在电子渠系运行过程中持续检测渠道系统的运行状态数据是否满足设定需求；S72、在渠道运行过程中，渠道水位偏离预定目标时，采用前馈控制方法调节各区段上游闸门过流量；S73、获取初始入流条件后，开始渠段首部流量的反演计算过程，在每次修正时仅考虑渠段首部流量调控动作开始的初态与调控扰动传递到分水建筑物的末态，利用水动力模型演进渠段内部的动力学过程；S8、采用基于条件触发的模型预测控制算法对动态预演修正结果进行调控优化；具体包括以下分步骤：S81、构建调控优化的触发条件；S82、在每一次模型预测推演前，根据调控目的规划调控信息传输路径；S83、以需水点模拟流量与需求流量的偏差和各渠段中控制点末态水位与设计水位的偏差作为优化目标，以控制建筑物过流量变化幅度为控制变量，根据需求侧变化对各个控制建筑物进行调控。

全文数据：

权利要求：

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