[发明专利]区域河湖水系连通联合调度和水质安全保障方法及系统

说明书

本发明公开了一种区域河湖水系连通联合调度和水质安全保障方法及系统，该方法包括采集研究区域的基础数据，构建基础数据集，基于所述河湖水系连通格局数据，构建研究区域分块的拓扑有向图；构建区域河湖水量水质模型并求解，得到水量水质数据；建水质安全保障情景集并进行模拟，获得各情境下的工程模拟数据；构建河湖水系连通工程群联合调度的多属性决策函数和约束条件，求解多属性决策函数，获得各个控制工程的相对最佳运行参数；基于已构建的水质安全保障情景集，运用多属性决策函数，综合考虑各个目标，确定区域水质安全保障方案集合。本发明能够针对不同场景快速给出各个场景下的安全保障参数，形成截、导、滞、净、控的方案参数集合。

技术领域

本发明涉及水利领域的联合调度仿真计算决策方法以及水质安全保障方法，尤其是区域河湖水系连通的联合调度和水质安全保障方法及系统。

背景技术

由于水资源时空分配不均的问题，利用水利工程进行水资源联合调控是实现水资源优化配置、保障水资源安全的重要途径。但闸坝等水利工程在抵御水旱灾害发挥巨大作用的同时，也对水环境产生了负面影响。闸坝的存在减少了河道径流，减缓了水流速度，削弱了水体自净能力，加剧了水体污染。此外，大多数闸坝在枯水期关闸蓄水，使得闸坝上游经常蓄积大量的工业废水和生活污水，易形成高浓度污水团。当汛期首次开闸泄洪时，污水团下泄极易造成突发污染事故。

在一些区域，例如山区，河流一般坡降较大，河道断面相对狭窄，河水暴涨暴落，水位水量随季节变化显著。所以往往在山区型河流上游修建水库，以起到防洪兴利的作用。但由于汛期洪水入河流量大、流速快、水量集中，河道污染物浓度相对较低；非汛期河道内流量小，水位低，水体污染物浓度相对较高，容易造成水环境污染问题。

因此如何通过水利工程群的水量水质联合优化调度，在保证防洪、抗旱前提下，改善河流水质成为流域河流环境保护的研究热点和难点。

发明内容

发明目的：一方面，提供一种区域河湖水系连通联合调度和水质安全保障方法，以解决现有技术存在的上述问题。另一方面，提供一种基于上述方法的系统。

技术方案：区域河湖水系连通联合调度和水质安全保障方法，包括如下步骤：

步骤S1、采集研究区域的基础数据，构建基础数据集，所述基础数据包括河湖水系连通格局数据、跨年度的水量水质数据，以及区域水利工程数据；

步骤S2、基于所述河湖水系连通格局数据，构建研究区域分块的拓扑有向图；

步骤S3、构建区域河湖水量水质模型，以及区域水质改善联合调度方法，以基础数据作为输入值求解所述区域河湖水量水质模型，得到水量水质数据；

步骤S4、构建水质安全保障情景集并进行模拟，获得各情境下的工程模拟数据；

步骤S5、构建河湖水系连通工程群联合调度的多属性决策函数和约束条件，以水量水质目标、防洪目标和供水目标为寻优目标求解多属性决策函数，获得各个控制工程的相对最佳运行参数；

步骤S6、基于已构建的水质安全保障情景集，运用多属性决策函数，综合考虑各个目标，确定区域水质安全保障方案集合。

根据本申请的一个方面，所述步骤S1进一步为：

步骤S11、获取研究区域的河湖水系连通格局数据，获得河湖的基础参数，基础参数包括河流湖泊的汇流关系，河流的长度和流域面积；

步骤S12、获取研究区域的跨年度的水量水质数据，所述水量水质数据包括：年平均降雨量、汛期降雨量、丰水年降雨量、枯水年降雨量、年均蒸发量和年均径流量，以及研究区域内各个河湖节点处的水质数据；

步骤S13、获取区域水利工程数据，包括水库位置和库容量、水质净化工程和处理量、截污导流工程的连通关系、污水处理工程和处理量。

根据本申请的一个方面，所述步骤S2进一步为：