[发明专利]一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法

说明书

本发明公开了一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法，涉及水动力模型参数识别技术领域。方法包括：基于圣维南方程，建立目标明渠的一维明渠水动力模型，并率定待辨识泵站前、后连接渠道的糙率；待辨识泵站边界以连续方程和泵站特性曲线为相容方程，与S1中的圣维南方程耦合，形成包含待辨识泵站边界的一维渠道‑泵站水动力模型；构建以待辨识泵站的三个泵站特性曲线系数为状态向量的状态空间方程包括状态方程：Xⁿ⁺¹＝ΦⁿXⁿ+wⁿ⁺¹和量测方程：Yⁿ⁺¹＝HXⁿ⁺¹+vⁿ⁺¹；选取泵站机组角度或转速不变时段的观测数据，调用集合卡尔曼滤波器，同化曲线系数。本发明方法自动辨识任意工况下的曲线系数，有效提高河网水动力模型的数值模拟的精度和适应性。

技术领域

本发明涉及水动力模型参数识别技术领域，尤其涉及一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法。

背景技术

泵站是常见的渠系水工建筑物之一，其在灌溉排涝、跨流域调水、生产生活供水等方面发挥着重要作用。泵站特性曲线直接反映了泵站各相关水力要素的联系，是一维水动力模型中常用的泵站边界相容方程。因此，精确辨识泵站特性曲线系数，对提高一维明渠水动力模型的精度具有极其重要的价值。

在包含泵站的河渠如平原河网、梯级泵站调水工程等一维水动力模拟中，水泵特性曲线系数常由模型水泵试验得到。但是，由于模型水泵和原型水泵之间存在比尺效应，导致水泵特性曲线系数与其真值存在差异。又由于泵站特性曲线随水泵机组开关、运行工况的变化而变化，而导致水泵特性曲线系数具有时变性。目前，现有技术中并没有能够实时辨识泵站特性曲线系数的方法。因此，需要一种研究泵站特性曲线系数的自动辨识方法，以提高含泵站河网水动力模型的精度和适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述一维水动力模型泵站特性曲线系数的辨识方法，所述方法包括：

S1，基于圣维南方程，建立目标明渠的一维明渠水动力模型，并以此模型为基础，率定目标明渠中待辨识泵站的泵站前连接渠道的糙率和泵站后连接渠道的糙率；

S2，待辨识泵站边界以连续方程和泵站特性曲线为相容方程，与S1中的圣维南方程耦合，形成包含待辨识泵站边界的一维渠道-泵站水动力模型，求解所述一维渠道-泵站水动力模型得到所述目标明渠的水动力过程；

所述连续方程为公式(1)：

Q_j＝Q_j+1 (1)

其中，j表示待辨识泵站进水侧的断面编号，j+1表示待辨识泵站出水侧的断面编号；

所述泵站特性曲线为公式(2)：

其中，Q_j为泵站进水侧流量，Q_j+1为泵站出水侧流量，Z_j为进水侧水位，Z_j+1为出水侧水位，A，B，C均为泵站特性曲线系数；

S3，所述目标明渠的水动力过程的基础上，构建以待辨识泵站的三个泵站特性曲线系数为状态向量的状态空间方程，所述状态空间方程包括状态方程和量测方程；

所述状态方程为公式(3)：

Xⁿ⁺¹＝ΦⁿXⁿ+wⁿ⁺¹ (3)；

所述量测方程为公式(4)：