湖北省水利水电科学研究院夏倩获国家专利权
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龙图腾网获悉湖北省水利水电科学研究院申请的专利适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120234946B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510246775.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法及系统是由夏倩;吴凤燕;范杨臻;曹庆山;王敬;何娟;吴梦琪;杨智凯;王亚菲设计研发完成,并于2025-03-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法及系统,包括:基础资料收集与整理;提取河网水系并划分子流域,基于梯级水库串并联关系生成拓扑结构,并进行标准化处理;在梯级水库拓扑结构关系的基础上,基于三层嵌套循环构建模型,从上游到下游逐级实现对梯级水库的入库洪水与调洪演算过程模拟;通过设置方案,模拟不同方案下梯级水库防洪调度过程,进行方案对比分析与效果评估。本发明充分利用数据底板和水雨情监测信息,可适配串联、并联或混联等具有复杂串并联关系的梯级水库,实现梯级水库洪水预报与防洪调度过程模拟,为科学合理地制定梯级水库调度方案提供可靠保障,为提升防洪减灾能力提供技术支撑。
本发明授权适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法及系统在权利要求书中公布了:1.适应多级串并联梯级水库的防洪调度模拟方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,基础资料收集与整理:收集待模拟区域的流域基础资料、水库基础资料、水库防洪调度规程和水雨情监测站网信息; 步骤二,考虑梯级水库串并联关系的拓扑结构生成与处理:基于收集到的基础资料提取河网水系,划分子流域,分析梯级水库串并联关系,生成梯级水库的拓扑结构,并进行标准化处理; 步骤三,基于拓扑结构的梯级水库防洪调度模拟方法与模型构建:结合生成的梯级水库拓扑结构关系,分别进行子流域过程计算、防洪调度计算、河道汇流计算,基于三层嵌套循环构建模型,从上游到下游逐级实现对梯级水库的入库洪水与调洪演算过程模拟; 所述步骤三:基于拓扑结构的梯级水库防洪调度模拟方法与模型构建,具体包括: S301:子流域洪水过程计算方法: 基于子流域的划分结果,结合洪水预报方案,采用洪水预报模型模拟各子流域洪水流量过程,计算公式如下: ,式中,表示第m个子流域的模拟流量,表示洪水预报模型,表示第m个子流域的地理特征,表示第m个子流域内气象数据,表示洪水预报模型参数; 若某子流域完全覆盖水库集水范围,则该子流域出口断面流量过程为该水库入库洪水过程;某子流域仅覆盖水库集水范围的一部分,则该子流域出口断面流量过程为该水库对应汇水区间的洪水过程; S302:独立水库的防洪调度计算方法: 在计算等级分配结果的基础上,提取梯级水库的拓扑结构中的计算等级所对应的水库,计算当前计算等级所对应水库的总入库流量,并结合设置的防洪调度方案,采用水库调洪计算模型,模拟当前计算等级所对应水库的防洪调度过程,得到库水位变化过程和下泄洪水过程,计算公式如下: ,,式中,表示计算等级1下第j座水库,表示第j1座水库的入库总流量,表示第j1座水库对应的子流域数量,表示第j座水库入汇子流域的模拟流量,表示第j1座水库的出库流量,表示水库调洪计算模型,表示第j1座水库的起始水位,表示第j1座水库的水位-库容曲线,表示第j1座水库的水位-泄流曲线,表示第j1座水库的防洪调度方案; S303:上下级水库间河道汇流计算方法: 基于计算等级分配结果提取梯级水库的拓扑结构中除步骤S302的计算等级外的所有计算等级所对应的水库,针对当前计算等级下某座水库,获取当前水库对应上级水库的下泄洪水过程,采用河道汇流演算模型模拟当前水库每一座上级水库坝下到当前水库坝前的河道汇流过程,并计算当前水库的总入库流量,计算公式如下: ,,式中,表示计算等级k下第j座水库,k>1,表示第jk座水库的上级水库数量,表示到达第jk座水库的上级水库泄洪总流量,表示第l座上级水库泄洪后,到达第jk座水库的流量,表示河道汇流演算模型,表示第l座上级水库的泄洪流量,和分别表示第l座上级水库坝下到第jk座水库坝前的河道长度和坡降,表示河道汇流演算模型参数; S304:梯级水库的防洪调度计算方法: 针对步骤S303所对应的水库,结合设置的调度方案和计算的入库总流量,采用水库调洪计算模型模拟当前水库的防洪调度过程,得到当前水库的库水位变化过程和下泄洪水过程,计算公式如下: ,,式中,表示计算等级k下第j座水库,表示第jk座水库的入库总流量,表示第jk座水库库区集水区间的模拟流量,表示第jk座水库的出库流量,表示第jk座水库的起始水位[m],表示第jk座水库的水位-库容曲线,表示第jk座水库的水位-泄流曲线,表示第j座水库的防洪调度方案; S305:基于三层嵌套循环的模型构建: 通过计算等级循环、水库遍历循环、时段迭代循环进行三层嵌套循环设置,逐时段、逐水库、逐级对梯级水库入库洪水与调洪演算过程进行模拟,实现模型构建; 步骤四,模型模拟与方案评估:设置洪水预报和联合调度方案,模拟不同方案下梯级水库的防洪调度过程,并结合模型模拟结果进行方案对比分析与效果评估。
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