一种基于优化算法的高精度调洪演算方法与流程

技术特征：

1.一种基于优化算法的高精度调洪演算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1：采用Excel表格中的曲线拟合功能，根据库水位Z与库容V之间的离散数据，获得库水位Z和库容V之间关系函数，即V＝f(Z)；

步骤2：根据堰流公式和孔口泄流公式推求出下泄流量q与堰顶水头H₀之间的对应关系为

或

式中，q_电为发电洞泄流量；ε为侧收缩系数，按经验公式计算，σ_s为淹没系数，m为闸孔数目，b为闸孔净宽，H₀为堰顶水头；μ为流量系数，A为孔口面积，H₀′为孔口作用水头；

由式(6)和式(7)可知堰顶水头H₀与下泄流量q之间关系复杂，所以采用列表法导出两者之间的对应关系；

步骤3：根据步骤2中得到的下泄流量q与堰顶水头H₀之间的对应关系，利用下式堰顶水头与库水位之间的关系即可得到下泄流量q与库水位Z之间的对应关系

Z＝H₁+H₀ (8)

式中，H₁为堰顶高程；

步骤4：根据水位Z和库容V之间的对应关系及库水位Z和下泄流量q之间的对应关系即可导出下泄流量与库容之间的对应关系，即水库蓄泄方程q＝f(V)；

步骤5：根据水库蓄泄方程亦可以推出库容V与下泄流量q之间的对应关系，即V＝g(q)；

步骤6：根据水量平衡方程和库容与下泄流量之间的对应关系，获得出库流量优选的数学模型:描述如下

求：出库流量q

目标函数：

$Min\left|F\left(q_{i+1}\right)\right|=Min|g\left(q_{i+1}\right)-g\left(q_i\right)-\left(\frac{Q_{i+1}+Q_i}{2}-\frac{q_{i+1}+q_i}{2}\right)\mathrm{\Δ}t|---\left(9\right)$

式中：Q_i、q_i、Q_i+1、q_i+1分别为第i时段始、末水库的入库流量和出库流量(单位：m³/s)；△t为i时段的时间间隔(单位：s)；

满足约束条件：入库流量和出库流量的上下限值，通常取为[0,nQ_max]，n为大于等于1的常数；

步骤7：采用优选算法求解步骤6的数学优化模型，即得到下泄流量过程；

步骤8：优化结果分析

根据优化算法程序求得的下泄流量得到下泄流量与时间关系曲线，即q＝f(t)；然后结合q＝f(t)曲线得到下泄流量和入库流量与时间关系曲线第一交点的的坐标，即得到该洪水过程中的最大下泄流量，同时推求出与之对应的最高水位，即校核洪水位，从而实现高精度调洪演算。

2.根据权利要求1所述的一种基于优化算法的高精度调洪演算方法，其特征在于：步骤2中，根据堰流公式和孔口泄流公式推求出下泄流量q与堰顶水头H₀之间的对应关系的过程为

堰流公式：

式中，ε为侧收缩系数，按经验公式计算，σ_s为淹没系数，m为闸孔数目，b为闸孔净宽，H₀为堰顶水头；

侧收缩系数经验公式

$\mathrm{\ϵ}=1-2\[K_a+(m-1)K_p\]\frac{H_0}{mb}---\left(4\right)$

式中：m——堰孔数；H₀——堰顶水头；

K_a——边墩形状系数，对与土坝邻接的高溢流堰，取K_a＝0.2；

K_p——闸墩形状系数，对于3型闸墩，取K_p＝0；

孔口泄流公式：

式中，μ为流量系数，A为孔口面积，H₀′为孔口作用水头；

则下泄流量q与堰顶水头H₀的关系式为

或

式中，q_电为发电洞泄流量。

3.根据权利要求1所述的一种基于优化算法的高精度调洪演算方法，其特征在于：步骤7中，采用遗传算法来求解步骤6的数学优化模型，遗传算法采用MATLAB进行编程计算。