[发明专利]基于可调能力的闸坝群低影响应急生态调度方法及系统

权利要求书

1.基于可调能力的闸坝群低影响应急生态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、构建以保障流域关键控制断面生态流量为目的的闸坝群应急调度可调能力指标评价体系：

(1)评价指标选取

可调能力是用来量化闸坝通过调度水量来缓解下游生态应急事故的调控能力，与调度期内可调控水体的量、质和调度响应能力有关；从水量、水质和工程这三个要素选取合适的评价指标构建以保障流域关键断面生态流量为目标的闸坝群应急调度可调能力评价指标体系，水量要素选取闸坝的可调度水量，水质要素选用至少一个水质污染指标表征；工程要素用调水距离、河道连通性和调度响应能力三个指标来表征；各指标意义及计算方法如下：

1)水量要素

闸坝的可调度水量表示在调度时刻闸坝可用于满足流域关键断面生态流量需求的总泄流量，可调度水量越多，则闸坝可调能力越强；其表达式为：

式中，W为闸坝的可调度水量；W_t为当前调度时刻闸坝的蓄水量；W_n为水库或水闸正常蓄水位所对应的库容；η为与调度期有关的系数；

2)水质要素

水质污染指标用于描述调度水体调度时刻的水质状况；闸坝调度水体的水质状况越优，则闸坝可调能力越强；

3)工程要素

①调水距离，表征调度水量到达关键断面的快慢，以参与调度闸坝到关键断面的距离或河段长度来表示；调水距离越短，则可调能力越强；

②河道连通性，反映闸坝到关键断面的河道连通程度，以调度河段内闸坝的总数量来表示；调度河段内闸坝数量越少，则河道连通性越好，其调度能力越强；

③调度响应能力，表征闸坝调令执行的快慢程度，以调度指令下达到执行所经过部门的节点数来表示；节点数越少代表调度指令能越快执行，则调度响应能力越强，其可调能力也相应越强；

(2)评价指标权重计算

建立最优组合赋权模型，计算得到各指标的最优组合权重；

(3)可调能力计算

式中，RAI为闸坝的可调能力值，w_i为第i个评价指标的权重，m为评价指标的总个数，IES_i为第i个无量纲化评价指标的值；

步骤二、流域关键控制断面闸坝群低影响应急生态调度方案生成和优选：

(1)生态缺水量计算

调度期内流域关键断面的生态缺水量可由所在河道的生态需水量和实测流量推算出，其表达式如下：

ΔW_E＝δ(Q_E-Q_t)·T (3)

式中，ΔW_E为河道关键断面调度期内的生态缺水量；Q_E、Q_t分别为河道关键断面调度期内的生态流量和实测流量；T为调度期；δ为安全系数；

(2)应急调度方案生成和优选

①按照距离关键断面由近到远，初步筛选出参与调度的闸坝的总数量并根据总数量确定调度级别，设调度方案中参与调度的闸坝总数量为n，则调度级别为n级；根据此将所有调度方案初步划分等级；

②对处于相同级别的调度方案，根据调度方案的可调能力进行排序；由于同级调度方案涉及的闸坝可调能力各不相同，因此进一步采用闸坝群综合可调能力指数来整体表征调度方案的可调能力，其数值越大，调度方案的调度能力也越大，方案的优先级也越高；

其表达式如下：

式中，RAI^*为闸坝群综合可调能力指数；RAI_i为调度方案中第i个闸坝的可调能力，i＝1,2,...,n；闸坝的序号从下游往上游进行编码，以下各式的闸坝序号均按照此方式进行编码；

③对处于相同级别且综合可调能力指数相同的调度方案，按照方案的可调度水量上限进行排序；方案的可调度水量阈值上限越大，则越不会影响其他用水户的供水，闸坝群应急调度方案越优；令调度方案的可调度水量为W，则：

式中，W_i为调度方案中第i个闸坝的可调度水量，i＝1,2,...,n；调度方案的可调度水量阈值范围为

④确定最优闸坝群应急生态调度方案涉及闸坝的增加下泄流量；当n＝1，仅有一个闸坝参与调度，闸坝增加的生态泄流量与关键断面生态缺水量相等，则此闸坝需要增加的下泄流量为ΔQ₁，可表示为：

当n≥2，前n-1个闸坝的可调度水量均用于生态用水调度，第n个闸坝则根据断面剩余生态缺水量计算实际的下泄流量；参与调度的闸坝需要增加的下泄流量可表示为：

式中，i、j为第i、j个闸坝，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,n-1；ΔQ_i为第i个闸坝需要增加的下泄流量；W_j为第j个闸坝的可调度水量。