[发明专利]一种城市水库防洪补偿优化调度方法

说明书

本发明涉及一种城市水库防洪补偿优化调度方法，包括以下步骤：步骤S1:根据区域地形地势与管网拓扑结构，划分水库坝址至断面之间对应的区间洪水的集水范围；步骤S2:计算区间来水的净雨过程；步骤S3:基于区间来水集水区域的历史降雨过程模拟计算控制断面的流量时间序列；步骤S4:计算区间来水的流量单位线;步骤S5:在实时调度中，根据预报降雨过程与流量单位线计算区间来水的流量过程；步骤S6：构建水库防洪调度目标函数;步骤S7:计算水库时刻的下泄流量初始值；步骤S8：根据水库防洪调度目标函数和下泄流量初始值，基于控制约束条件计算水库的控制下泄流量。本发明方法能够精确有效的进行水库防洪补偿调度的调洪演算。

技术领域

本发明涉及城市内涝防治领域，具体涉及一种城市水库防洪补偿优化调度方法。

背景技术

近年来，城市内涝是影响城市正常生产生活最严重的灾害之一。为有效防治城市内涝灾害，绝大多数城市逐步建立了一套行之有效的城市洪涝防治工程体系，包括快排设施与调蓄设施，其中，调蓄设施主要为城市水库、人工湖体、调蓄池、公园绿地等。水库是城市防洪设施的重要组成部分，是城市水安全的重要保障。目前，流域大型水库的防洪优化调度方法研究已发展较为成熟，而城市小型水库的防洪优化调度方法研究发展较为滞后，实际调度过程中多依赖于调度决策者的实际经验。

补偿调度是城市防洪水库最为科学的调度方式，科学的水库补偿调度调洪演算需基于精准的水文预报过程而进行，涉及水库入库洪水过程与城市区间洪水过程两种水文过程的预报，入库洪水过程计算可参考流域水文相关计算原理得到，而城市区间洪水的计算涉及城市管网产汇流等原理，与流域水文截然不同，目前多基于城市水力模型计算获取，计算速度较慢。由于城市水库到控制断面的城区集水面积较小，下垫面不透水率高，产汇流速度较快，水库调度响应时间极为有限，城市水力模型计算显然难以满足城市防洪排涝实时调度对响应时间的需求。此外，城市水库防洪调度的原则与流域型水库防洪调度的原则亦存在一定差异，需考虑的因素更为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种城市水库防洪补偿优化调度方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种城市水库防洪补偿优化调度方法，包括以下步骤：

步骤S1:设防洪控制断面为M，根据区域地形地势与管网拓扑结构，划分水库坝址到断面M之间对应的区间洪水集水范围N；

步骤S2:统计水库坝址至断面M之间对应的区间集水区域N中不同土地利用类型的面积，计算区间来水的净雨过程；

步骤S3:耦合城市二维地形、雨水管网、内河，构建城市水力模型，进行参数率定，使模型产汇流计算误差控制在允许范围内，计算区间来水演算至控制断面的流量时间序列{Q₁,Q₂,…,Q_T}，其中，T为时间序列长度；

步骤S4:通过模拟多场历史降雨过程下的洪水演进过程，构建单位线率定目标函数，并采用极值法或智能搜索算法，计算水库坝址至断面的区间来水演算至断面的流量单位线；

步骤S5:在实时调度中，根据气象预报的降雨过程，计算区间来水的净雨过程，利用上述区间来水的流量单位线，计算区间来水演算至断面M的流量过程；

步骤S6:根据水库入库洪水与区间来水演算至断面M的流量过程，以最大削峰准则，构建水库防洪调度目标函数；；

步骤S7:根据水量平衡原理，计算水库t时刻的下泄流量Q_泄(t)初始值；

步骤S8：根据水库防洪调度目标函数和初始值，基于控制约束条件控制水库下泄流量。

进一步的，所述步骤S2根据式(1)计算净雨过程：