一种基于数字孪生的水利工程管理方法和系统与流程

本技术涉及水利工程管理领域，尤其是涉及一种基于数字孪生的水利工程管理方法和系统。

背景技术：

1、水库是用于防洪的工程措施之一，通常是在防洪区上游河道上建立能调蓄洪水的综合利用水库，利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。

2、水库的出水口主要分为溢洪道、引水口、闸门以及放空孔。溢洪道用于在水库水位超过水位阈值时，通过溢流将多余的水流出。引水口用于将水库的水排出，引水口连通的排水通道上设置电机，由电机依据排出的水来进行发电。闸门用于在水库库容无法继续蓄洪时，将水库中的水排出，闸门是相较于溢洪道、引水口以及放空孔来说排水量最大的出水口。放空孔位于水库的底部，用于排除水库底部的沉淀物或进行维修保养时排空水库。

3、由上述可知，在水库的各个出水口互相配合下，保障了水库安全稳定的运行。然而，现有技术中缺乏对出水口的安全监测，尤其是水流冲击对其造成的损伤监测，使得难以及时发现和定位受损的出水口，从而给水库运行带来安全隐患。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于数字孪生的水利工程管理方法和系统，具有快速定位受损的出水口的特点。

2、本技术目的一是提供一种基于数字孪生的水利工程管理方法。

3、本技术的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：

4、一种基于数字孪生的水利工程管理方法，包括：

5、依据进水量和出水口模型得到目标出水口的出水数据，所述出水口模型包括多个出水口，所述目标出水口为出水口模型中的至少一个出水口；

6、根据所述出水数据得到目标出水口的损伤分值；

7、根据所述损伤分值生成评估结果。

8、通过采用上述技术方案，本技术能够依据进水量从目标出水口模型中确定出目标出水口，再依据目标出水口的出水数据计算出水数据对目标出水口造成的损伤分值，最后依据损伤分值生成评估结果。由此可知，本技术能够监控目标出水口的损伤分值，对目标出水口的损伤程度进行评估，从而快速定位出受损的目标出水口，以便于进行预警。

9、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述出水数据包括出水量、水流速度和水流密度；

10、所述根据所述出水数据得到目标出水口的损伤分值，包括：

11、根据所述水流速度和所述水流密度得到冲击强度值；

12、根据所述出水量的流向和所述冲击强度值得到损伤分值。

13、通过采用上述技术方案，本技术依据水流速度、水流密度以及出水量的流向得到损伤分值，从而为评估目标出水口的损伤程度提供数据支持。同时，由于计算损伤分值包括水流速度、水流密度以及出水量的流向等多个要素，保障了计算所得的损伤分值的准确度。

14、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述水流速度和所述水流密度得到冲击强度值，包括：

15、f=ρ*a*v^2；

16、其中，f 是冲击强度值，ρ是水流密度，a是目标出水口的受力面积，v是水流速度。

17、通过采用上述技术方案，依据水流速度、水流密度以及目标出水口的受力面积得到冲击强度值，从而为计算损伤分值提供数据支持。同时，由于计算冲击强度值包括水流速度、水流密度以及目标出水口的受力面积等多个要素，保障了计算所得的冲击强度值的准确度。

18、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方法还包括：依据所述目标出水口的几何形状得到目标出水口的受力面积。

19、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述目标出水口的几何形状包括矩形；

20、当所述目标出水口的几何形状为矩形时，依据所述目标出水口的几何形状得到目标出水口的受力面积，包括：

21、获取目标出水口的直径和目标出水口的圆心，以所述圆心为原点且所述直径为所述圆心的半径重新画圆得到总面积；

22、将所述总面积减去在所述总面积所在的平面上，所述目标出水口占用的面积得到受力面积。

23、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述目标出水口的几何形状包括正梯形；

24、当所述目标出水口的几何形状为正梯形时，依据所述目标出水口的几何形状得到目标出水口的受力面积，包括：

25、计算目标出水口斜面的面积，以所述斜面的面积作为受力面积。

26、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述目标出水口的几何形状包括倒梯形；

27、当所述目标出水口的几何形状为倒梯形时，依据所述目标出水口的几何形状得到目标出水口的受力面积，包括：

28、获取目标出水口的圆心和斜面的斜边长度，以所述圆心为原点且所述斜边长度为所述圆心的半径画圆得到面积c；

29、将面积c减去在所述面积c所在的平面上，所述目标出水口占用的面积得到受力面积。

30、通过采用上述技术方案，本技术能够根据目标出水口不同的几何形状，对应的提供一种计算目标出水口受力面积的方法，从而为计算得到准确的目标出水口受力面积提供数据支持。同时，本技术能够适用于多种不同几何形状的目标出水口，从而提高了本技术的实用性。

31、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述根据所述出水量的流向和所述冲击强度值得到损伤分值，包括：

32、s=fcosq；

33、其中，f 是冲击强度值，q为进水量的流向与目标进水口的轴心线的夹角，也称为出水量的流向，且0°<q≤90°。

34、通过采用上述技术方案，由于出水量的流向能够影响出水量对目标出水口的冲击方向，所以本技术在计算损伤分值时考虑了出水量的流向，进一步提高了计算所得的损伤分值的准确度。

35、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述依据进水量和出水口模型得到目标出水口的出水数据之前，所述方法还包括：计算所述进水量；

36、所述计算所述进水量，包括：

37、依据进水口连通的河道数量及每一条河道的地势和河道所经过的土质的渗水量得到第一入水量；

38、根据水库的占地面积得到第二入水量；

39、根据水库周围的土质渗水量得到第三入水量；

40、根据第一入水量、第二入水量以及第三入水量得到进水量。

41、通过采用上述技术方案，进水量的来源包括第一入水量、第二入水量以及第三入水量，从而为计算得到准确的进水量提供数据支持。

42、本技术目的二是提供一种基于数字孪生的水利工程管理系统。

43、本技术的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：

44、一种基于数字孪生的水利工程管理系统，包括：

45、数据处理模块，用于依据进水量和出水口模型得到目标出水口的出水数据，所述出水口模型包括多个出水口，所述目标出水口为出水口模型中的至少一个出水口；

46、数据计算模块，用于根据所述出水数据得到目标出水口的损伤分值：

47、数据生成模块，用于根据所述损伤分值生成评估结果。

48、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

49、首先，依据水流速度、水流密度以及目标出水口的受力面积得到冲击强度值，由于计算冲击强度值包括水流速度、水流密度以及目标出水口的受力面积等多个要素，保障了计算所得的冲击强度值的准确度；

50、其次，再依据水流速度、水流密度以及出水量的流向得到损伤分值，由于计算损伤分值包括水流速度、水流密度以及出水量的流向等多个要素，保障了计算所得的损伤分值的准确度；

51、最后，本技术能够依据损伤分值生成评估结果，即能够监控目标出水口的损伤分值，对目标出水口的损伤程度进行评估，从而快速定位出受损的目标出水口，以便于进行预警。