[发明专利]基于支流水库联合补水的干流排沙优化调度方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于支流水库联合补水的干流排沙优化调度方法和系统，属于河道水沙调控领域。本发明考虑了河道输沙过程中输沙量对支流水库联合补水作用的响应，充分发挥流域各支流水库补水对河道冲淤效益的促进作用，有效提高了河道冲淤效益及流域水沙调度效益。本发明利用河道断面历史场次洪水的排沙比与来沙系数数据，建立BP网络模型用于河道输沙过程的排沙比计算，与GA算法结合求解支流水库联合补水排沙优化调度模型，为流域河道水沙调度研究提供了一种新的思路和方法。

技术领域

本发明属于河道水沙调控领域，更具体地，涉及基于支流水库联合补水的干流排沙优化调度方法和系统。

背景技术

多沙河流的水沙调控问题对区域经济、社会发展以及防洪减灾，保障人民生命财产安全有着关键作用。特别是诸如黄河等典型多沙河流，河道淤积问题严峻，水库修建可拦截上游泥沙，有效改善河道淤积情势。随着我国水库水沙治理的几十年探索，累积了大量水沙调控方面的宝贵经验。如有学者探索黄河三门峡水库调控后凝练的“蓄清排浑”水库运行方式，对后续水库水沙调控提供了重要指导。但随着水库运用时间的累积，水库、河道双重淤积的矛盾日益突出，开展针对水库、河道的综合性水沙优化调控工作尤为重要。

现有水库水沙优化调控研究主要针对干流水库，依据水库冲淤、防洪、生态、发电等不同调度目标构建单目标或多目标的干流水库调度模型、干流水库-河道耦合调度模型以及干流梯级水库-河道耦合模型等，并采用数学规划方法、智能计算等方法进行求解模型，研究取得了大量有效成果。但是，针对支流水库补水作用对干流河道泥沙冲淤影响的研究相对较少。实际上，对于含沙量低的支流河道，支流水库对入库清水进行调蓄、重分配，相机补水配合干流河道泥沙冲淤，可在河道水沙治理方面发挥重要作用，因此，针对支流水库的优化调度研究有重要实际意义。

综上所述，现有针对河道泥沙治理研究的水沙优化调度方法存在主要考虑干流骨干水库作用，忽略了支流水库优化补水过程对河道冲淤的积极影响，使得河道冲淤效益较低的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于支流水库联合补水的干流排沙优化调度方法和系统，其目的在于考虑支流水库优化补水过程，以加大河道冲淤效益。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于支流水库联合补水的干流排沙优化调度方法，包括：

S1.获取流域内支流各水库特征数据，以及干流河道平滩流量、生态流量、防洪标准数据；

S2.根据获取得到的数据确定补水排沙调度过程的约束条件，并以干流河道断面补水后输沙增量最大为调度目标，建立河道支流水库联合补水排沙优化调度模型；所述约束条件包括支流水库补水水量约束、干支流水力联系；

S3.将目标调度时期内干流河道补水前流量、含沙量数据、支流水库断面可用补水量作为模型输入，求解所述优化调度模型得到支流补水排沙调度的最优方案。

进一步地，步骤S3具体包括：

利用干流河道断面历史场次洪水的排沙比与来沙系数数据训练BP网络模型，训练好的BP网络模型用于河道输沙过程的排沙比计算；

采用GA算法求解所述河道支流联合补水排沙优化调度模型；求解过程中采用训练好的BP网络模型进行河道输沙过程的排沙比计算。

进一步地，所述河道支流水库联合补水排沙优化调度模型为：