一种基于水量平衡的水库水位调控方法及系统与流程

本发明属于水库管理领域，尤其涉及一种基于水量平衡的水库水位调控方法及系统。

背景技术：

1、水库水位调整是指通过调整水库的蓄水量和出水量等方式，使水位保持在一个合适的水平上，以满足不同的需求。水库水位调整需要根据实际情况进行，一般分为三种调整方式：增加水位、降低水位和保持水位稳定。当供水需求增加时，需要增加水位来满足供水需求；当下游发生洪水时，需要通过降低水位来缓解洪峰，减轻下游洪灾的影响；当生态环境需要保护时，需要保持水位稳定，以保护下游的水生态环境。

2、水库水位调整的方法一般包括定期监测水位、按照水位控制曲线进行调控、调整水库出水量、控制上游来水和调整发电量等。水库管理者需要通过安装水位计等监测设备，对水库水位进行定期监测和记录，及时掌握水位变化情况，为水位调控提供数据支持。根据制定的水位控制曲线，对水库进行水位调控，以满足不同的需求，如供水、防洪、发电等。调整水库出水量可以通过开启或关闭水闸、调整水闸的开度等方式实现。控制上游来水需要通过与上游河道管理部门的合作来实现。对于有发电功能的水库，可以通过调整发电量来控制水位。

3、水库管理中最重要的一点是将水位根据水库水位控制曲线进行调整。水库水位控制曲线一般由多条曲线组成，其中包括最高水位线、正常蓄水位线、最低蓄水位线等。最高水位线通常是指水库在遭受最大洪水袭击时，允许水位上涨到的最高水位。正常蓄水位线则是指在正常情况下，水库应当保持的水位范围。最低蓄水位线是指水库水位低于此线时，将会影响水库的正常运行和下游的供水、生态环境等。水库水位控制曲线的制定需要考虑多个因素，包括地形地貌、降雨情况、下游需水、发电需求等。同时还需要根据实际情况进行动态调整，以适应不同的季节和水情变化。水库管理者需要密切关注水位变化，并按照水位控制曲线进行调控，确保水库能够在各种情况下发挥最大的效益。

4、现有公开了一种针对小型水库的简易调度方法(专利申请号为：cn201810978524.6)，包括：获取水库的水位-库容曲线，构建水位-库容-纳雨能力-气象预报的降水量四轴三相坐标系；设定控制水位；以控制水位为起算点，依次计算控制水位以下不同水位的纳雨能力，在第一、四象限。建立水位～库容～纳雨能力关系线。获取实时水位，由已建的水位～库容～纳雨能力关系线查读实时水位对应的纳雨能力；获取气象预报的降水量，在第三象限交汇，当交汇点位居第三象限角平分线左侧时，需要对水库进行预先泄洪的操作；若位于右侧时，不需要对水库进行预先泄洪操作。

5、该公开方案构建水位-库容-纳雨能力-气象预报的降水量四轴三相坐标系，以对水库进行泄洪从而调控水位，虽然已经在传统的水位控制上限与水位控制下限的基础上作出了改进，但是只考虑到了降水量因素的调控，对其它影响水库水位的因素没有综合考虑，且不能根据具体日期实时调控水库水位，其只是起到一个降雨防洪的作用，不够全面。

技术实现思路

1、本技术提供了一种基于水量平衡的水库水位调控方法及系统，旨在解决现有水库水位调控方法不能根据具体日期实时调控水库水位以及没有综合考虑影响水库水位变化的因素，缺少应对突发事件的能力的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

3、获取目标水库的供水管信息并进行临界水位的分析，得到兴利下限水位和管网供水下限水位；

4、获取目标水库的库容-水位曲线、历史来水数据、历史用水数据并通过水库水量平衡方程逆时序及顺时序逐日调节计算水量，以计算得到防破坏线和限制供水线；

5、基于历史来水数据、历史用水数据和库容-水位曲线的死库容，并采用最大值法计算得到目标水库的旱警水位；

6、获取目标水库的原始正常水位并结合兴利下限水位、管网供水下限水位、防破坏线、限制供水线以及旱警水位绘制水位控制曲线图；

7、根据水位控制曲线图进行目标水库的水位调控。

8、作为优选，历史用水数据分为农业灌溉用水、城乡供水、生态环境供水、蒸发损失和渗透损失。

9、作为优选，通过水库水量平衡方程逆时序及顺时序逐日调节计算水量，以计算得到防破坏线和限制供水线，具体为：

10、将历史来水数据的入水量和历史用水数据的需水量按照年份分别代入公式an＝an+1+b-c计算每一年份的第一库容，并对照库容-水位曲线，得到第一水位，以时间为横坐标，以第一水位为纵坐标，绘制每一年份的第一调度过程线，再将所有年份的第一调度过程线中相同月份的最大纵坐标值连接起来，得到防破坏线，其中an为n月份库容，an+1为n+1月份库容，n为自然数，b为需水量，c为入水量；

11、将入水量和需水量按照年份分别代入公式an+1＝an-b+c计算每一年份的第二库容，并对照库容-水位曲线，得到第二水位，以时间为横坐标，以第二水位为纵坐标，绘制每一年份的第二调度过程线，再将所有年份的第二调度过程线中相同月份的最小纵坐标值连接起来，得到限制供水线。

12、作为优选，采用最大值法计算得到目标水库的旱警水位，具体为：

13、确定需计算旱警水位的时间段，基于历史来水数据和历史用水数据计算时间段内每月水库需水量和水库来水量之差，汇总得到水量差值数据并取其中差值的最大值加上死库容，求和后得到目标水库的旱警水位。

14、作为优选，旱警水位包括一级旱警水位和二级旱警水位；

15、取水量差值数据中5个月滑动累计差值的最大值，再加上死库容，得到一级旱警水位；

16、取水量差值数据中4个月滑动累计差值的最大值，再加上死库容，得到二级旱警水位。

17、作为优选，时间段分为灌溉期和非灌溉期。

18、一种基于水量平衡的水库水位调控系统，包括：

19、第一水位线计算模块：用于获取目标水库的供水管信息并进行临界水位的分析，得到兴利下限水位和管网供水下限水位；

20、第二水位线计算模块：用于获取目标水库的库容-水位曲线、历史来水数据、历史用水数据并通过水库水量平衡方程逆时序及顺时序逐日调节计算水量，以计算得到防破坏线和限制供水线；

21、第三水位线计算模块：用于基于历史来水数据、历史用水数据和库容-水位曲线的死库容，并采用最大值法计算得到目标水库的旱警水位；

22、水位控制曲线图绘制模块：用于获取目标水库的原始正常水位并结合兴利下限水位、管网供水下限水位、防破坏线、限制供水线以及旱警水位绘制水位控制曲线图；

23、水位调控模块：用于根据水位控制曲线图进行目标水库的水位调控。

24、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述中任一所述的一种基于水量平衡的水库水位调控方法。

25、一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时实现如上述中任一所述的一种基于水量平衡的水库水位调控方法。

26、本发明具有以下有益效果：

27、(1)本方案采取了以时间为横轴、水位为纵轴的图表形式对水位控制线进行描述，绘制全年水库水位控制曲线，使各日水位控制情况得以直观呈现，且在水位控制曲线图绘制的基础之上，指导管理人员按照不同日期的水位情况对水库进行调控，以确保水库能够在各种情况下发挥最大的效益；

28、(2)本方案在综合考虑影响水库水位变化的因素之后，将水位线区分为正常水位、防破坏线、一级旱警水位线、二级旱警水位线、限制供水线、管网供水下限水位与兴利下限水位，以增加水位控制曲线的弹性，更好的应对突发情况，保障供水。