一种复杂河网区的水安全协同调控方法及系统与流程

本发明涉及河网协同调控，尤其涉及一种复杂河网区的水安全协同调控方法及系统。

背景技术：

1、伴随近年来我国经济社会的快速发展和气候变化影响，水资源短缺、水环境污染、水生态破坏、水灾害等新老水问题日益加剧，水安全正面临着严峻的挑战，我国经济社会可持续发展受到严重威胁。根据水安全系统自身的目标对水安全系统关键要素进行优化调控，统筹推进“四水”系统治理，全面提升水安全保障能力，已成为水治理工作的重中之重。

2、目前，水安全保障多以点(水库、闸坝)、线(河道、渠系)连接为核心的工程措施为主，虽然能在一定程度上解决水安全问题，但水利工程建设耗费大量人力、物力、财力，且会对水文情势和河流生境产生一定影响，同时高密度城市化地区空间资源有限，限制了大型水利工程的开发建设。但水利工程建设耗费大量人力、物力、财力，且会对水文情势和河流生境产生一定影响，同时高密度城市化地区空间资源有限，限制了大型水利工程的开发建设。而复杂河网区仍然面临城市暴雨洪涝、流域性洪水、风暴潮、咸潮上溯、内河水系水环境污染等问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明有必要提供一种复杂河网区的水安全协同调控方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种复杂河网区的水安全协同调控方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：获取复杂河网区水资源数据，根据复杂河网区水资源数据对水安全调控系统结构进行构建，得到水安全调控系统结构数据，其中水安全调控系统结构数据包括外江洪潮调控、城市暴雨洪涝调控、外江咸潮调控、内河水环境水生态调控及河势调控五大子系统；

4、步骤s2：对水安全调控系统结构中的子系统进行优化需求处理，得到子系统约束条件；根据子系统约束条件独立建立数学模型，得到子系统优化模型；

5、步骤s3：对水安全协同调控方案进行最小总成本决策，得到最低成本方案；根据子系统优化模型以及最低成本方案建立数学模型，得到水安全调控系统级优化模型；

6、步骤s4：对水安全调控系统级优化模型进行拓扑关系梳理绘制，得到子系统拓扑连接图；

7、步骤s5：根据子系统拓扑连接图对水安全协同调控模型进行系统架构构建并进行迭代优化，得到复杂河区网的水安全协同调控模型架构。

8、本发明通过获取复杂河网区水资源数据来了解水资源的供需情况、水质状况、水文变化等信息，为后续的调控决策提供基础数据支持。通过构建水安全调控系统的结构，可以清晰地了解系统中各个子系统(如洪潮调控、洪涝调控等)之间的关系和相互作用方式，为下一步的优化和决策提供基础。通过对子系统的优化需求进行处理，可以明确每个子系统所面临的约束条件和优化目标，为后续建立数学模型提供具体指导。通过建立子系统的优化模型，可以将复杂问题转化为可计算的数学形式，更好地理解和分析系统的行为，并为决策提供支持。通过对水安全协同调控方案进行最小总成本决策，可以在资源有限的情况下实现水资源的最优配置，降低调控成本。通过将子系统的优化模型与最低成本方案结合，可以建立水安全调控系统级的优化模型，实现各个子系统协同调控，优化整个水安全系统的性能。通过绘制子系统之间的拓扑连接图，可以清晰地揭示各个子系统之间的相互依赖关系和信息流动路径，有助于理解系统的复杂性。通过拓扑连接图，可以建立水安全调控系统的系统架构，为后续的迭代优化和系统设计提供指导。通过子系统拓扑连接图，可以构建水安全协同调控模型的系统架构，明确子系统之间的协同机制和信息交流方式。通过系统架构的迭代优化，可以不断改进和优化水安全调控模型的性能和效果，实现对复杂河区网水资源的高效调控。以上步骤包括数据收集、系统结构构建、优化需求处理、数学模型建立、最小总成本决策、系统级优化模型建立、拓扑关系梳理、系统架构构建以及迭代优化，这些效果有助于提高水资源调控系统的效率、可靠性和灵活性，实现对复杂河区网水资源的科学管理和合理利用。

9、优选地，本发明还提供一种复杂河网区的水安全协同调控系统，包括：

10、系统结构构建模块，用于获取复杂河网区水资源数据，根据复杂河网区水资源数据对水安全调控系统结构进行构建，得到水安全调控系统结构数据，其中水安全调控系统结构数据包括外江洪潮调控、城市暴雨洪涝调控、外江咸潮调控、内河水环境水生态调控及河势调控五大子系统；

11、子系统模型优化模块，用于对水安全调控系统结构中的子系统进行优化需求处理，得到子系统约束条件；根据子系统约束条件建立数学模型，得到子系统优化模型；

12、系统级模型优化模块，用于对水安全协同调控方案进行最小总成本决策，得到最低成本方案；根据子系统优化模型以及最低成本方案建立数学模型，得到水安全调控系统级优化模型；

13、拓扑关系梳理模块，用于对水安全调控系统级优化模型进行拓扑关系梳理绘制，得到子系统拓扑连接图；

14、模型架构构建模块，用于根据子系统拓扑连接图对水安全协同调控模型进行系统架构构建并进行迭代优化，得到复杂河区网的水安全协同调控模型架构。

15、本发明通过获取复杂河网区水资源数据并对其进行分析，可以了解河网区的水资源状况和特征；基于这些数据，构建水安全调控系统的结构，将系统划分为外江洪潮调控、城市暴雨洪涝调控、外江咸潮调控、内河水环境水生态调控及河势调控五大子系统；这样的系统结构构建有助于清晰地组织和管理水资源调控措施，提高系统整体效率和可持续性。通过对每个子系统进行优化需求处理，可以明确子系统的约束条件，即其操作、性能和资源限制等。基于这些约束条件，建立数学模型来描绘子系统的行为和相互关系，能够更好地优化子系统的运行效果和资源利用。子系统的优化模型可以帮助制定有效的控制策略和决策，确保子系统之间的协调和水资源的可持续利用。在系统级别上，对水安全协同调控方案进行最小总成本决策，即在资源有限的情况下，以最小成本达到水安全的综合目标。利用子系统的优化模型和最低成本方案，建立系统级优化模型，考虑各子系统之间的相互关系和协同作用，优化整个调控系统的综合效能。这样的系统级模型优化能够提高水资源调控的整体效果，降低成本，提高水安全性和可持续性。根据子系统的拓扑连接图，对水安全协同调控模型进行系统架构构建和迭代优化。这一模块的目标是建立一个适应复杂河区网的水安全协同调控模型架构，使各子系统协同工作，提高整个水资源管理和调控系统的效率和可持续性。全面了解河网区水资源情况、构建清晰的系统结构、优化子系统运行和资源利用、降低调控成本、提高水安全性和可持续性、揭示系统拓扑关系、构建高效的调控模型架构等。这些效果有助于实现河网区水资源的综合管理和高效调控。

技术特征：

1.一种复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s22包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s5包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s43中所述的外江咸潮调控子系统的作业具体步骤如下：

9.根据权利要求6所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，其特征在于，步骤s46中所述的城市暴雨洪涝调控子系统的作业具体步骤如下：

10.一种复杂河网区的水安全协同调控系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的复杂河网区的水安全协同调控方法，该复杂河网区的水安全协同调控系统包括：

技术总结
本发明涉及河网协同调控技术领域，尤其涉及一种复杂河网区的水安全协同调控方法及系统。所述方法包括以下步骤：获取复杂河网区水资源数据，根据复杂河网区水资源数据对水安全调控系统结构进行构建，得到水安全调控系统结构数据，其中水安全调控系统结构数据包括外江洪潮调控、城市暴雨洪涝调控、外江咸潮调控、内河水环境水生态调控及河势调控五大子系统；对水安全调控系统结构中的子系统进行优化需求处理，得到子系统约束条件；根据子系统约束条件独立建立数学模型，得到子系统优化模型。本发明通过复杂河区网的水安全协同调控模型对五个子系统的协同调控来实现复杂河区网的水安全高效协同调度。

技术研发人员：袁菲,陈文龙,贾文豪,王强,张印,胡晓张,卢陈,刘晓建,刘国珍,杨裕桂
受保护的技术使用者：珠江水利委员会珠江水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16