[发明专利]面向产粘沉性卵鱼类繁殖需求的梯级水库调控系统及方法

摘要

本发明公开了面向产粘沉性卵鱼类繁殖需求的梯级水库调控系统，由水温气象智能监测平台、系统运行支持平台和梯级水库生态调度决策平台构成；其中水温气象智能监测平台由水温监测单元、数据接收基站、电站监控中心和系统监控中心构成，系统运行支持平台由通信传输系统和网络系统构成，梯级水库生态调度决策平台由调度信息层、调度决策层和调度操作层这三层架构组成。本发明所述的调控方法根据调控系统进行调控。本发明用于在产粘沉性卵鱼类繁殖期间，采用上游水库配合叠梁门运行调控水温和末级水库调节流量的协同调控技术，为产粘沉性卵鱼类繁殖提供适宜的水温和流量条件，能够减轻梯级水库运行对产粘沉性卵鱼类繁殖的影响。

主权项

面向产粘沉性卵鱼类繁殖需求的梯级水库调控系统，其特征在于：由水温气象智能监测平台、系统运行支持平台和梯级水库生态调度决策平台构成；水温气象智能监测平台由水温监测单元、数据接收基站、电站监控中心和系统监控中心构成，用于自动、连续获取流域内水温及气象信息，为生态调度提供数据基础；系统运行支持平台由通信传输系统和网络系统构成，为系统运行提供物理保障，完成数据的传输及交流共享；梯级水库生态调度决策平台由调度信息层、调度决策层和调度操作层这三层架构组成，用于提供面向产粘沉性卵鱼类繁殖需求的梯级水库生态调度决策；所述水温监测单元由用于监测水库水温的垂向温度链和用于监测干支流及产卵场水温的表层温度球构成，水温监测单元用于监测采集流域的水温数据；所述数据接收基站由数据收发装置和气象监测装置构成，数据接收基站用于接收水温数据及采集气象数据，同时负责将水温气象数据上传至电站监控中心及接收和传达电站监控中心的监测命令；所述电站监控中心设于各梯级电站的管理中心，用于对数据接收基站上传的数据进行存储及管理，并实现与系统监控中心的信息共享；所述系统监控中心设于流域调度中心，负责向各梯级电站监控中心发布监测命令及接收电站监控中心上传的数据，并与梯级水库生态调度决策平台共享实时数据；所述调度信息层由基础信息数据库、实时信息数据库、业务数据库、鱼类信息数据库和空间信息数据库构成，调度信息层用于搜集各类数据，并对数据进行存储及管理，为生态调度决策提供数据支撑；所述基础信息数据库用于存储流域水文、气象历史数据和水利工程数据；实时信息数据库通过网络系统与水温气象智能监测平台共享实时监测数据，与气象部门共享流域的实时气象信息及气象预报信息、与水文监测站共享水文信息及水文预报信息以及与水电站共享水库实时运行信息；业务数据库用于存储生态调度决策中需要与产生的业务数据，业务数据包括调度规则、调度参数和调度方案；鱼类信息数据库用于存储产粘沉性卵鱼类的生存现状、生长繁殖特性、生活习性和产卵场分布的信息；空间信息数据库用于存储所有描述水资源要素空间分布特征的数据，包括行政区划、地形、河流和水系信息；所述调度决策层由水温预测模块、上游水库水温调控模块、末级水库流量调节模块和地理信息系统构成，调度决策层用于在产粘沉性卵鱼类繁殖期，提供上下游水库协同调度的调度决策方案，为鱼类繁殖提供适宜的水温、流量条件；所述水温预测模块，通过调度信息层长期、连续的水温气象监测数据及水文数据，运用BP神经网络对气象、水文与水库水温分层的相互关系进行训练学习，得出水库水温分布的预测模型，用于在生态调度期，根据水库水温实时信息、水文预报及气象预报，利用水库水温分布的预测模型预测下一调度时段水库水温的垂向分布，并计算叠梁门顶进水口处的水温梯度；所述上游水库水温调控模块由调控水库确定单元、调度方案生成单元和分层取水操控单元构成，上游水库水温调控模块用于在产粘沉性卵鱼类繁殖期，对除末级水库之外的上游水库实施水温优化调控；所述调控水库确定单元用于对上游水库中用叠梁门分层取水的水温分层型水库进行综合效益评估，将综合效益最大的水库确定为生态调度期的水温调控水库；所述调度方案生成单元用于对水温调控水库采取配合叠梁门运行消落库水位或者常规调度和提前降低库水位的调度措施，改善产粘沉性卵鱼类产卵场的水温条件；所述分层取水操控单元用于对上游水库中有分层取水措施的水库实施分层取水；所述末级水库流量调节模块由水温响应单元和流量调控单元构成，末级水库流量调节模块根据上游水库水温用于调控过程中产粘沉性卵鱼类产卵场的水温情况，对末级水库的下泄流量进行调控，使满足产粘沉性卵鱼类繁殖的流量需求；所述水温响应单元用于调用调度信息层的产卵场实时水温，并判断产卵场水温是否满足鱼类繁殖需求；所述流量调控单元用于对末级水库的下泄流量进行调节，在产卵场水温满足鱼类繁殖需求前，流量调控单元考虑上游水库的下泄流量及用电需求对末级水库进行调度，当产卵场水温满足鱼类繁殖需求后，流量调控单元根据鱼类繁殖对流量过程的特定需求及流量的响应关系，调整末级水库的下泄流量；所述地理信息系统用于为调度操作层提供空间运行环境和空间分析应用的功能，具体包括空间可视化、空间查询、空间分析、相关的地图操作和数据图表的浏览功能，使具有空间属性的数据可以在地图上直接显示与查询；所述调度操作层用于为用户提供与系统交互的界面，基于地理信息系统提供的运行环境，实现不同用户的接入、信息的查询与展示以及多用户的异地会商。