一种城市供水动态预测、预警、分析方法与流程

本发明属于城市供水领域，具体涉及一种城市供水动态预测、预警、分析方法。

背景技术：

去年10月以来，我国江南、华南大部、西南南部等地降水量较常年同期明显偏少，部分地区降水较常年同期偏少6成以上，部分区域中小型水库水位接近或低于死水位，部分市县城镇出现供水紧张状况。面对干旱少雨、水资源供给不足情况，精准分析当前供水情势，并对未来持续供水能力进行预测预判，可有效支撑城市联网供水调配及跨区域引水调度，以保障供水安全。

传统的城市供水预测分析方法中，基本采用水库-水厂单线模式，分析方法单一，预测功能弱，难以适应目前大城市中的多水库-多水厂的复杂模式。此外，现有技术中的模型和方法中，不具有动态检测功能，且分析模块少，分析结果与实际情况存在较大的误差，难以适应长时段的预测。

并且，现有的城市供水预测分析预警方法中，供水规则和引水规则单一，缺少灵活性，同时缺少配水会商平台，难以进行动态调整及动态分析，不能适应目前越来越复杂化的城市供水管理需求。

因此，针对以上现有技术中还存在的一些问题，本发明对城市供水动态分析方法进行进一步的改进。

技术实现要素：

针对以上现有技术中的不足，本发明提供了一种城市供水动态预测、预警、分析方法，应用水资源大系统理论，对区域所有水源地(水库及河道)、引水工程、供水水厂进行“n-n”关系网络构建，将每个水源地作为中间节点，计算实时可供水量，并考虑未来不同频率(50％、75％、90％、95％、无降雨)的来水作为输入、水厂及生态等用水量作为输出，进行水库蓄水量的逐日滚动计算，实现水源地的可供水天数的预测预判，基于水源地可供水天数，按照供需网络反向推算水厂可供水天数，实现水资源供需预警的全网络双向联动。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决。

一种城市供水动态预测、预警、分析方法，其特征在于，包括以下步骤：s10：根据每个供水厂的供水规模、供水水库、供水规则、引水规则信息，进行多个水库和多个供水水厂之间的供需预警模型构建；s20：根据每个水库的实时蓄水量，结合水库来水量、水库引水量、水库弃水量、水厂供水量、生态用水量来逐日滚动计算多个水库的蓄水量；s30：根据供需预警模型输出预测的水库/水厂的可供水天数，并进行预警；s40：根据供需预警模型输出的水库未来时间的水库蓄水量。

本申请中，改变了传统的水库-水厂单线分析模式，对一定区域内的所有水源地(水库及河道)、引水工程、供水水厂进行“n-n”关系网络构建，实现水资源供需预警的全网络双向联动分析。

作为优选，步骤s20中，水库来水量it通过以下方法预测：采用频率曲线法计算，取50％、75％、90％、95％四种频率的来水作为未来来水预测量，并考虑无降雨情况。

作为优选，步骤s20中，水库引水量通过以下方法计算：t时刻，若水库无引水，则q引t＝0；t时刻，若水库有引水，则q引t＝q；q＞0为引入，q＜0为引出，且丨q引t丨≤q引max，q引max为该水库的最大引水能力。

作为优选，步骤s20中，生态用水量包括生态用水q生态、蒸发水量q蒸发、下渗水量q下渗，其中：q生态：取95％频率下下游河道最小月平均流量作为生态用水q生态；q蒸发：取监测数据的历史平均值或经验值作为q蒸发；q下渗：取监测数据的历史平均值或经验值作为q下渗。

作为优选，步骤s20中，水厂的供水量通过以下方法计算：t时刻，若无限制供水条件，则st＝s；s为该水厂的实时供水量；t时刻，若有限制供水条件，则st＝s*i；i为限制比例，s为该水厂的实时供水量；t时刻，若存在联调需加大供水，st＝s+s补；s补为联调水库减少的供水量，且0≤st≤smax，smax为管道的最大供水能力。

作为优选，步骤s20中，水库弃水量qt通过以下方法计算：t时刻，q弃t＝vt+it+q引t-st-q生态-q蒸发-q下渗-v汛限；vt为t时刻该水库的蓄水量，v汛限为汛限库容，0≤q弃t≤q弃max，q弃max为该水库最大弃水能力。

作为优选，步骤s40中，t+1时刻的水库蓄水量通过以下方法计算：t+1时刻，vt+1＝vt+it+q引t-st-q生态-q蒸发-q下渗-q弃t；

作为优选，步骤s30中，针对计算得到的水库/水厂可供水天数，采用三色预警模式进行分级预警：可供水天数＜30天进行红色预警，可供水天数在30天～89天之间进行橙色预警，可供水天数≥90天绿色无预警。根据不同颜色可以直观的显示预警状况。

作为优选，还包括步骤s50：配水会商：对输入的引水调度指令进行计算分析，并输出预测结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种城市供水动态预测、预警、分析方法，对区域所有水源地(水库及河道)、引水工程、供水水厂进行“n-n”关系网络构建，将每个水源地作为中间节点，并行计算实时可供水量，进行水库蓄水量的逐日滚动计算，实现水源地的可供水天数的预测预判，基于水源地可供水天数，按照供需网络反向推算水厂可供水天数，实现水资源供需预警的全网络双向联动。

附图说明

图1为本申请中的水库可供水天数计算流程图。

图2为本申请中的城市供水动态预测预警分析模块图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本申请中的一种城市供水动态预测、预警、分析方法，其特征在于，包括以下步骤：s10：根据每个供水厂的供水规模、供水水库、供水规则、引水规则信息，进行多个水库和多个供水水厂之间的供需预警模型构建；s20：根据每个水库的实时蓄水量，结合水库来水量、水库引水量、水库弃水量、水厂供水量、生态用水量来逐日滚动计算多个水库的蓄水量；s30：根据供需预警模型输出预测的水库/水厂的可供水天数，并进行预警；s40：根据供需预警模型输出的水库未来时间的水库蓄水量。

具体来看，本申请中，步骤s20中，水库来水量it通过以下方法预测：采用频率曲线法计算，取50％、75％、90％、95％四种频率的来水作为未来来水预测量，并考虑无降雨情况。

本申请中，步骤s20中，水库引水量通过以下方法计算：t时刻，若水库无引水，则q引t＝0；t时刻，若水库有引水，则q引t＝q；q＞0为引入，q＜0为引出，且丨q引t丨≤q引max，q引max为该水库的最大引水能力。

步骤s20中，生态用水量包括生态用水q生态、蒸发水量q蒸发、下渗水量q下渗，其中：q生态：取95％频率下下游河道最小月平均流量作为生态用水q生态；q蒸发：取监测数据的历史平均值或经验值作为q蒸发；q下渗：取监测数据的历史平均值或经验值作为q下渗。

步骤s20中，水厂的供水量通过以下方法计算：t时刻，若无限制供水条件，则st＝s；s为该水厂的实时供水量；t时刻，若有限制供水条件，则st＝s*i；i为限制比例，s为该水厂的实时供水量；t时刻，若存在联调需加大供水，st＝s+s补；s补为联调水库减少的供水量，且0≤st≤smax，smax为管道的最大供水能力。

步骤s20中，水库弃水量qt通过以下方法计算：t时刻，q弃t＝vt+it+q引t-st-q生态-q蒸发-q下渗-v汛限；vt为t时刻该水库的蓄水量，v汛限为汛限库容，0≤q弃t≤q弃max，q弃max为该水库最大弃水能力。

步骤s40中，t+1时刻的水库蓄水量通过以下方法计算：t+1时刻，vt+1＝vt+it+q引t-st-q生态-q蒸发-q下渗-q弃t；

步骤s30中，针对计算得到的水库/水厂可供水天数，采用三色预警模式进行分级预警：可供水天数＜30天进行红色预警，可供水天数在30天～89天之间进行橙色预警，可供水天数≥90天绿色无预警。根据不同颜色可以直观的显示预警状况。

此外，本申请中，还包括步骤s50：配水会商：对输入的引水调度指令进行计算分析，并输出预测结果。

图1所示为水库可供水天数计算流程图，从图1中可以看出：先计算n个水库的来水量，然后计算t时刻所有水库的引水量，接着计算t时刻i水库给水厂的供水量，再计算t时刻i水库的生态用水及其他用水，再计算t时刻i水库的弃水量，通过以上数据计算t+1时刻i水库的蓄水量，若t+1时刻i水库的蓄水量≤供水死库容，也即此时水库不能往外供水，i水库停止计算，输出可供水天数ti，由此循环完成n个水库t时刻的计算，然后进行t+1时刻计算，由此循环直至n个水库都停止计算，并输出结果。

图2所示为城市供水动态预测预警分析模块图。以上可以看出，本申请中的方法，对区域所有水源地(水库及河道)、引水工程、供水水厂进行“n-n”关系网络构建，将每个水源地作为中间节点，并行计算实时可供水量，并考虑未来不同频率(50％、75％、90％、95％、无降雨)的来水作为输入、水厂及生态等用水量作为输出，进行水库蓄水量的逐日滚动计算，实现水源地的可供水天数的预测预判，基于水源地可供水天数，按照供需网络反向推算水厂可供水天数，实现水资源供需预警的全网络双向联动。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。