[发明专利]一种水资源生态流量调度模型

说明书

本发明涉及水利技术领域，具体涉及一种水资源生态流量调度模型，通过构建空间网络拓扑关系，用于空间运算。将水库概化，便于计算储水量和出水量的关系，河道的概化用于计算流量、流速的关系，通过水动力模型支撑，用于计算调度水量与时间的关系，最后通过数据资源和算法的整合，构建生态流量调度模型；能够进行多水资源的精准调度，保障上游水库的储水要求，在一个水库达到最低储水量时，切换到其他水源，能够计算水路上闸坝、水电站、河湖联通工程的出水量、提升站的运行功率；能够模型调度运行过程，计算生态流量恢复和水环境质量恢复的时间。

技术领域

本发明涉及水利技术领域，具体是一种水资源生态流量调度模型。

背景技术

目前，水资源的模型主要集中在水环境质量和洪水预测分析，基于生态流量调度的模型相对较少。大部分地区的生态流量调度主要依靠经验实施，缺乏有效的数据支撑，不能精准控制有效水量，也不能预估生态流量和水环境质量的恢复时间及变化趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种水资源生态流量调度模型，能够适用于支流环境下的水源调度，用于保障干旱条件下的河道生态流量，提供活水循环、清水补给，降低水环境污染指数。模型以数据为支撑，提供了水资源的调度方案，兼备了水源地储水量保持和多水源地调度功能，计算了生态流量的恢复时间和水环境质量的达标时间，为水利水资源调度提供决策支撑。

本发明的一种水资源生态流量调度模型，模型建立步骤包括：

对获取的流域数据进行标准化处理，并对流域数据汇中河流的相关参数进行赋值；

提取河流的中心线、水库的中点和水利设施的点位，利用水流的有向性，构建空间拓扑模型；

河道概化，将河道进行分段处理，每段河道长度为L，获取每段河道的平均流速，并对每段河道的宽度取平均值，建立二维河道概化网格；

湖泊概化，将水面归化到节点，默认节点为零维的概化调蓄点，调蓄点的水量调节平衡公式为：

其中△Q为调蓄点水量，Aj为调蓄点的水面面积，Zj为调蓄点水深，t为时间；

基于二维的河道概化模型和概化的湖泊零维模型建立水动力模型，从而得到流量、流速与时间的关系；

基于空间网络数据集和湖泊概化模型，利用空间网络分析方法，生成水资源调度方案，方案包括各个调蓄点的可用库容量、调度流量和调度时间；

调度模拟，指定调度水源地，利用水动力模型，计算补给到达时间和水环境污染达标时间。

进一步地，所述河流的相关参数包括空间范围字段、河流名称、河流平均坡度、河流长度、平均流速和平均流量。

进一步地，所述河道概化网络包括河道空间范围、河道长度、河道平均宽度和河道流速。

进一步地，所述空间拓扑模型的建立步骤包括：

(1)创建用于存放和管理空间数据的NetworkFeatureDataSet要素集；

(2)NetworkFeatureDataSet要素集内导入河道中心线、水库中心点和水利设施点位，生成流域的拓扑图；

(3)建立网络数据集，设置端点的连通性，并设置网络方向属性，完成空间拓扑模型的建立；

(4)对空间拓扑模型进行检查，如果存在孤立的线或者面，需要检查NetworkFeatureDataSet要素集和网络数据，并重新构建空间拓扑模型。

进一步地，每段河道的长度L不超过500米。