[发明专利]渠道水位流量关系模型的求解方法

说明书

本发明提供一种渠道水位流量关系模型的求解方法，计算简单、快速、精确，该方法包括：步骤1.在3个稳定流态下重复测量3组水位、流量数据；步骤2.基于每个稳定流态下的3组水位、流量数据采用加权平均值法求相应稳定流态下的水位、流量预估值：步骤2‑1.计算3组流量、水位测量值的均值；步骤2‑2.计算第i个稳定流态下的第j个流量、水位测量值的权值系数；步骤2‑3.计算第i个稳定流态下的流量、水位预估值；步骤3.基于模拟生物进化理论，求取水位流量关系模型的一组解，重复求取，共获得N组模型解；步骤4.建立模型解的状态方程和测量方程；步骤5.基于卡尔曼滤波算法对N组模型解进行滤波处理，求得模型最优解。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，涉及渠道水位流量关系模型的求解方法。

技术背景

传统水位流量关系率定方法根据所测量的水位、流量数据获得水位流量的函数关系，将估计值与测量值作比较，拟合曲线越逼近于测量值，则拟合精度越高。

对于堰流，常用的流量计算模型为Q＝ah^b，式中a、b为待定参量，根据已测得的水位、流量观测值，绘制H-Q曲线，直接用最小二乘法对H-Q曲线进行拟合，就可得到相应的参数a、b。针对部分灌区渠道存在静水位的情况，将堰流模型定义为Q＝a(h-c)^b，式中参量c表示灌区测点的静水位。由于增加了静水位参量c，给用最小二乘法进行H-Q曲线拟合带来困难。

在拟合稳定水位流量关系曲线H-Q时，原始水位、流量测量数据存在随机噪声，如果没有足够多的水位、流量观测数据，拟合误差较大，影响分析水位流量的率定关系。因此，工程实践中，往往需要测量尽可能多的水位、流量观测值，以消除随机噪声给函数拟合带来的影响。但是，每一组水位、流量观测值的获得都需要保持水流关系平稳，灌区中水流关系是不断变化的，从稳定流态变化到另一种稳定流态的过渡过程缓慢，率定时间周期长；有些灌区引水方式为水泵开关控制，仅能获得少数水位下的流量观测值，水位、流量观测值很难平均分布到整个水位(流量)的量程内，泛化能力低。

所以足够多的水位、流量观测值的获得存在客观难度，需要耗费更多的时间和人工成本，为了解决这些问题，需要寻求一种测流方法，保证测量精度的同时，提高工程实践中率定的效率。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种渠道水位流量关系模型的求解方法，能够简单、快速、精确的计算渠道流量。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：