本發(fā)明涉及洪水調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

任何流域的流域結(jié)構(gòu)均包括較大流域和微小流域，較大流域包括微小流域。同時(shí)，任意小流域塊，既可定義為微小流域，又能定義為再分解、合并的較大流域。針對(duì)任何流域的流域結(jié)構(gòu)，均可分解為若干個(gè)微小流域，針對(duì)這些微小流域，仍可分解為更小的流域；反之，若干個(gè)微小流域，按某種特定的組合關(guān)系，可合并為一個(gè)較大流域。

目前，針對(duì)流域洪水的聯(lián)合調(diào)度、預(yù)報(bào)和控制時(shí)，大多采用已知近似實(shí)測(cè)洪水或采用最不利狀態(tài)洪水進(jìn)行預(yù)報(bào)。

但是，對(duì)于近似實(shí)測(cè)洪水預(yù)報(bào)方式，只能考慮24小時(shí)降雨量相近，現(xiàn)有歷史降雨資料與實(shí)際降雨，完全相一致的概率幾乎為零。該方式的數(shù)據(jù)僅可作為參考，用于預(yù)報(bào)洪水的準(zhǔn)確性較差。同時(shí)，依據(jù)降雨預(yù)報(bào)洪水的計(jì)算工作量龐大，耗時(shí)較久。

對(duì)于最不利狀態(tài)洪水預(yù)報(bào)方式，雖然有利于工程安全，但該方式不具備其科學(xué)性，對(duì)財(cái)力和物力的浪費(fèi)較大。

如何結(jié)合水文流域的特性，準(zhǔn)確計(jì)算洪水，實(shí)現(xiàn)庫群區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度，簡化計(jì)算復(fù)雜度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法、系統(tǒng)，能夠結(jié)合水文流域的特性，準(zhǔn)確計(jì)算洪水，實(shí)現(xiàn)庫群區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度，簡化計(jì)算復(fù)雜度。

第一方面，本發(fā)明提供一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，該方法包括：

獲取目標(biāo)流域的洪水進(jìn)入量和可存儲(chǔ)水位；

根據(jù)目標(biāo)流域的洪水進(jìn)入量和可存儲(chǔ)水位，確定調(diào)洪量。

本發(fā)明提供另一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，該方法包括：

流域結(jié)構(gòu)解析步驟：根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，進(jìn)行逐級(jí)組合，形成流域組建模式；

洪水計(jì)算步驟：構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程；

根據(jù)瞬時(shí)單位線方程和cammadist函數(shù)，處理目標(biāo)流域的降雨，獲取目標(biāo)流域的洪水流量；

采用馬斯京根算法處理目標(biāo)流域的洪水流量，并設(shè)置目標(biāo)流域的微小流域的降雨值，計(jì)算目標(biāo)流域的洪水的疊加過程，獲取洪水過程線；

泄量計(jì)算步驟：根據(jù)目標(biāo)流域的泄洪建筑物結(jié)構(gòu)，獲取水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，泄洪建筑物包括水庫和閘門，水流形態(tài)和臨界點(diǎn)匹配；

設(shè)置初始庫水位和閘前水頭初始值，并根據(jù)水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值；

根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位；

根據(jù)試算庫水位和初始庫水位的誤差值，確定最初庫水位和最初泄量值，最初庫水位與最初泄量值匹配；

調(diào)洪演算步驟：根據(jù)最初庫水位、最初泄量值和水量平衡關(guān)系，進(jìn)行遞歸運(yùn)算，獲取最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量；

可視化處理步驟：根據(jù)目標(biāo)流域的洪水流量和調(diào)洪過程，確定洪水量級(jí)，調(diào)洪過程根據(jù)洪水過程線、最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量確定；

根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和洪水量級(jí)，選擇可視化顯示標(biāo)記，進(jìn)行顯示；

將最終庫水位、目標(biāo)流域的微小流域的降雨值和最終泄量值以預(yù)定格式進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，在可視化處理步驟之后，該方法還包括：

保存目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流域的降雨值、最終庫水位、最終泄量值和調(diào)洪量至歷史數(shù)據(jù)庫。

進(jìn)一步地，在保存目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流域的降雨值、最終庫水位、最終泄量值和調(diào)洪量至歷史數(shù)據(jù)庫之后，該方法還包括：

獲取待控制流域的流域結(jié)構(gòu)；

將待控制流域的流域結(jié)構(gòu)和歷史數(shù)據(jù)庫中的流域結(jié)構(gòu)進(jìn)行相似度匹配，獲取流域結(jié)構(gòu)相似度；

獲取該待控制流域的歷史降雨值；

將待控制流域的歷史降雨值和歷史數(shù)據(jù)庫中的降雨值進(jìn)行比較，獲取降雨量相似度；

根據(jù)流域結(jié)構(gòu)相似度、降雨量相似度和該待控制流域的庫水位，預(yù)測(cè)調(diào)洪量。

基于上述任意流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法實(shí)施例，進(jìn)一步地，根據(jù)水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值，具體包括：

根據(jù)閘門堰流形態(tài)選擇堰流泄量公式，并根據(jù)該閘門堰流形態(tài)對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，獲取堰流泄量值，

或根據(jù)閘門孔流形態(tài)選擇孔流泄量公式，并根據(jù)該閘門孔流形態(tài)對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，獲取孔流泄量值，

水流形態(tài)包括閘門堰流形態(tài)和閘門孔流形態(tài)，試算泄量值包括堰流泄量值和孔流泄量值；

根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位，具體包括：

根據(jù)堰流泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位，

或根據(jù)孔流泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位。

基于上述任意流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法實(shí)施例，進(jìn)一步地，構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程，具體包括：

根據(jù)調(diào)節(jié)次數(shù)和洪水傳播時(shí)間，獲取構(gòu)建瞬時(shí)單位線的積分方程，

其中，γ(n)為n的伽瑪函數(shù)，n為調(diào)節(jié)次數(shù)，k為洪水傳播時(shí)間，t為時(shí)刻，e為常數(shù)。

進(jìn)一步地，在流域結(jié)構(gòu)解析步驟之前，該方法還包括：

獲取雨量觀測(cè)設(shè)備在目標(biāo)流域的布設(shè)信息；

根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，具體包括：

根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和雨量觀測(cè)設(shè)備的布設(shè)信息，定義預(yù)留的接口。

進(jìn)一步地，該方法還包括：獲取目標(biāo)流域的氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。

第二方面，本發(fā)明提供一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括流域結(jié)構(gòu)解析模塊、洪水計(jì)算模塊、泄量計(jì)算模塊、調(diào)洪演算模塊和可視化處理模塊，流域結(jié)構(gòu)解析模塊用于根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，進(jìn)行逐級(jí)組合，形成流域組建模式；洪水計(jì)算模塊用于構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程；根據(jù)瞬時(shí)單位線方程和cammadist函數(shù)，處理目標(biāo)流域的降雨，獲取目標(biāo)流域的洪水流量；采用馬斯京根算法處理目標(biāo)流域的洪水流量，并設(shè)置目標(biāo)流域的微小流域的降雨值，計(jì)算目標(biāo)流域的洪水的疊加過程，獲取洪水過程線；泄量計(jì)算模塊用于根據(jù)目標(biāo)流域的泄洪建筑物結(jié)構(gòu)，獲取水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，泄洪建筑物包括水庫和閘門，水流形態(tài)和臨界點(diǎn)匹配；設(shè)置初始庫水位和閘前水頭初始值，并根據(jù)水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值；根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位；根據(jù)試算庫水位和初始庫水位的誤差值，確定最初庫水位和最初泄量值，最初庫水位與最初泄量值匹配；調(diào)洪演算模塊用于根據(jù)最初庫水位、最初泄量值和水量平衡關(guān)系，進(jìn)行遞歸運(yùn)算，獲取最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量；可視化處理模塊用于根據(jù)目標(biāo)流域的洪水流量和調(diào)洪過程，確定洪水量級(jí)，調(diào)洪過程根據(jù)洪水過程線、最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量確定；根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和洪水量級(jí)，選擇可視化顯示標(biāo)記，進(jìn)行顯示；將最終庫水位、目標(biāo)流域的微小流域的降雨值和最終泄量值以預(yù)定格式進(jìn)行顯示。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法、系統(tǒng)，能夠通過結(jié)合目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，全面支持域塊的多層級(jí)分解與合并，可自由移植和嫁接于任意江河流域或任意水庫上，為快速實(shí)現(xiàn)防洪聯(lián)合調(diào)度創(chuàng)造條件。同時(shí)，該方法還能夠處理目標(biāo)流域的降雨情況，對(duì)洪水進(jìn)行傳播、疊加計(jì)算，實(shí)現(xiàn)洪水的控制調(diào)節(jié)，反應(yīng)不同降雨產(chǎn)流影響，且直觀輸出庫水位、降雨和泄量等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

因此，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法、系統(tǒng)，能夠結(jié)合水文流域的特性，準(zhǔn)確計(jì)算洪水，實(shí)現(xiàn)庫群區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度，簡化計(jì)算復(fù)雜度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1示出了本發(fā)明所提供的一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法的方法流程圖；

圖2示出了本發(fā)明所提供的一種納希模型示意圖；

圖3示出了本發(fā)明所提供的一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請(qǐng)使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，該方法包括：

獲取目標(biāo)流域的洪水進(jìn)入量和可存儲(chǔ)水位；

根據(jù)目標(biāo)流域的洪水進(jìn)入量和可存儲(chǔ)水位，確定調(diào)洪量。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，結(jié)合圖1，該方法包括：

流域結(jié)構(gòu)解析步驟s1：根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，進(jìn)行逐級(jí)組合，形成流域組建模式。

洪水計(jì)算步驟s2：構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程。

根據(jù)瞬時(shí)單位線方程和cammadist函數(shù)，處理目標(biāo)流域的降雨，獲取目標(biāo)流域的洪水流量。

采用馬斯京根算法處理目標(biāo)流域的洪水流量，并設(shè)置目標(biāo)流域的微小流域的降雨值，計(jì)算目標(biāo)流域的洪水的疊加過程，獲取洪水過程線。

泄量計(jì)算步驟s3：根據(jù)目標(biāo)流域的泄洪建筑物結(jié)構(gòu)，獲取水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，泄洪建筑物包括水庫和閘門，水流形態(tài)和臨界點(diǎn)匹配。

設(shè)置初始庫水位和閘前水頭初始值，并根據(jù)水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值。

根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位。

根據(jù)試算庫水位和初始庫水位的誤差值，確定最初庫水位和最初泄量值，最初庫水位與最初泄量值匹配。

調(diào)洪演算步驟s4：根據(jù)最初庫水位、最初泄量值和水量平衡關(guān)系，進(jìn)行遞歸運(yùn)算，獲取最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量。在此，采用遞歸算法，設(shè)定試算庫水位和初始庫水位相同，計(jì)算閘門出流和對(duì)應(yīng)的明渠水面線，得到一個(gè)新庫水位值，利用與初始庫水位差反復(fù)校正庫水位值，當(dāng)誤差滿足精度要求時(shí)，例如誤差小于0.005m，遞歸計(jì)算終止，得到該庫水位下的最終泄量值。

可視化處理步驟s5：根據(jù)目標(biāo)流域的洪水流量和調(diào)洪過程，確定洪水量級(jí)，調(diào)洪過程根據(jù)洪水過程線、最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量確定。

根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和洪水量級(jí)，選擇可視化顯示標(biāo)記，進(jìn)行顯示。

將最終庫水位、目標(biāo)流域的微小流域的降雨值和最終泄量值以預(yù)定格式進(jìn)行顯示，如以波動(dòng)曲線、圖或表格的形式展現(xiàn)。

在采用馬斯京根算法的推演處理過程如下：

對(duì)某特定河道段，槽蓄曲線為：

s＝f(qin,qout)＝k·q'＝k·[x·qin+(1-x)·qout]，

其中，q'＝x×qin+(1-x)×qout，s表示河道槽蓄量，qin表示河道流入量，qout表示河道流出量，x表示流量比重因子，k表示河段匯流時(shí)間。

建立如下的河道水量平衡方程式：

其中，s1表示第一河道槽蓄量，s2表示第二河道槽蓄量，δs表示第一河道與第二河道之間的調(diào)洪量，qin*1表示第一河道流入量，qout*1表示第一河道流出量，qin*2表示第二河道流入量，qout*2表示第二河道流出量，x表示流量比重因子，δt表示河段匯流時(shí)間。

聯(lián)立槽蓄曲線求解：

令：

其中，c0+c1+c2＝1.0

則：qout*2＝c0·qin*2+c1·qin*1+c2·qout*1

在實(shí)際應(yīng)用中，任何流域?qū)ο?，均可分解為若干個(gè)微小流域，這些微小流域，仍可分解為更小的流域；反之，若干個(gè)微小流域，按某種特定的組合關(guān)系就可合并為一個(gè)較大流域。例如淮河流域水系由若干個(gè)較大流域組成，其包括沂沭河流域水系。沂沭河水系依然可被分解為多個(gè)微小流域，如祊河流域水系、蒙河流域水系和東汶河流域水系等。岸堤水庫就位于淮河流域的沂河水系。岸堤水庫流域可分解為東汶河流域和梓河流域，且兩個(gè)流域還可繼續(xù)分解。該方法預(yù)留有這種流域的組合關(guān)系定義接口，完美的模擬了流域可分解、可合并的關(guān)系，并全面支持域塊的多層級(jí)分解和合并，具有流域塊的洪水疊加、傳播功能和調(diào)洪演算功能。該方法支持流域自由產(chǎn)流和閘門控制產(chǎn)流，可模擬降雨徑流過程和閘門控制泄量狀態(tài)下的洪水過程，支持外部洪水成果的導(dǎo)入，支持外部腳本語言的控制，為流域庫群及區(qū)域洪水的防洪聯(lián)合調(diào)度提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，能夠通過結(jié)合目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，全面支持域塊的多層級(jí)分解與合并，可自由移植和嫁接于任意江河流域或任意水庫上，通用性強(qiáng)，為快速實(shí)現(xiàn)防洪聯(lián)合調(diào)度創(chuàng)造條件。同時(shí)，該方法還能夠處理目標(biāo)流域的降雨情況，對(duì)洪水進(jìn)行傳播、疊加計(jì)算，實(shí)現(xiàn)洪水的控制調(diào)節(jié)，反應(yīng)不同降雨產(chǎn)流影響，且直觀輸出庫水位、降雨和泄量等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

因此，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，能夠結(jié)合水文流域的特性，準(zhǔn)確計(jì)算洪水，實(shí)現(xiàn)庫群區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度，簡化計(jì)算復(fù)雜度。

為了進(jìn)一步提高本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法的穩(wěn)定性，在可視化處理步驟之后，該方法還包括：保存目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流域的降雨值、最終庫水位、最終泄量值和調(diào)洪量至歷史數(shù)據(jù)庫。在此，該方法能夠?qū)@取的目標(biāo)流域的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于后續(xù)數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢與分析，為后續(xù)調(diào)洪分析提供便利。

在保存目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)、目標(biāo)流域的降雨值、最終庫水位、最終泄量值和調(diào)洪量至歷史數(shù)據(jù)庫之后，該方法還包括：獲取待控制流域的流域結(jié)構(gòu)；將待控制流域的流域結(jié)構(gòu)和歷史數(shù)據(jù)庫中的流域結(jié)構(gòu)進(jìn)行相似度匹配，獲取流域結(jié)構(gòu)相似度；獲取該待控制流域的歷史降雨值；將待控制流域的歷史降雨值和歷史數(shù)據(jù)庫中的降雨值進(jìn)行比較，獲取降雨量相似度；根據(jù)流域結(jié)構(gòu)相似度、降雨量相似度和該待控制流域的庫水位，預(yù)測(cè)調(diào)洪量。在此，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法能夠結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對(duì)待控制流域的調(diào)洪量進(jìn)行預(yù)測(cè)，為防洪調(diào)度工作提供信息參考，且根據(jù)流域結(jié)合和降雨量進(jìn)行預(yù)測(cè)調(diào)洪量，準(zhǔn)確、可靠，能夠降低計(jì)算復(fù)雜程度和對(duì)硬件設(shè)備的需求。

同時(shí)，歷史數(shù)據(jù)庫還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤與匯總，對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，該方法將歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，構(gòu)建數(shù)據(jù)類型架構(gòu)圖；例如，將歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)劃分為4種類型，一是基本不變的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如流域的流域結(jié)構(gòu)資料等，二是歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)，三是實(shí)時(shí)洪水?dāng)?shù)據(jù)，四是動(dòng)態(tài)生成或臨時(shí)進(jìn)行修改的資料。根據(jù)劃分的數(shù)據(jù)類型，為所述數(shù)據(jù)類型架構(gòu)圖建立索引，即為每種數(shù)據(jù)設(shè)置標(biāo)簽；當(dāng)歷史數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)后，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)類型和預(yù)建立的索引，將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，例如，將某一流域的流域結(jié)構(gòu)信息存儲(chǔ)至基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，將該流域的實(shí)際洪水?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)至第二類數(shù)據(jù)中。根據(jù)獲取時(shí)間的先后順序?qū)ν活愋偷臄?shù)據(jù)進(jìn)行排序，以便于后續(xù)為觀測(cè)者提供直觀圖示或變化曲線。該方法還能夠在不同的數(shù)據(jù)類型之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如，在同一流域的流域結(jié)構(gòu)、歷史洪水?dāng)?shù)據(jù)之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，以便于用戶從不同的維度進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，縮短數(shù)據(jù)查詢時(shí)間。

具體地，在數(shù)據(jù)計(jì)算方面，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法提出堰流和孔流的臨界點(diǎn)對(duì)應(yīng)于某特定庫水位，閘門堰流泄流等于孔流泄量時(shí)的e/h0值確定。經(jīng)對(duì)弧形閘門的試驗(yàn)和計(jì)算，得出不同庫水位下的臨界點(diǎn)不是固定值0.75，而是個(gè)范圍值e/h0≈0.71～0.76。在根據(jù)閘門水流形態(tài)和該閘門水流形態(tài)所對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值時(shí)，該方法的處理過程如下：根據(jù)閘門堰流形態(tài)選擇堰流泄量公式，并根據(jù)該閘門堰流形態(tài)所對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，獲取堰流泄量值，或根據(jù)閘門孔流形態(tài)選擇孔流泄量公式，并根據(jù)該閘門孔流形態(tài)所對(duì)應(yīng)的臨界點(diǎn)，獲取孔流泄量值，其中，水流形態(tài)包括閘門堰流形態(tài)和閘門孔流形態(tài)，試算泄量值包括堰流泄量值和孔流泄量值。

堰流泄量公式為：

其中，qa表示堰流泄量值，b表示溢洪道凈寬，h表示堰頂水頭，m表示垂直收縮綜合系數(shù)，n表示開啟孔數(shù)，b表示單孔凈寬，ξk表示邊墩形狀系數(shù)，ξ0表示中墩形狀系數(shù)，g為常數(shù)。

孔流泄量公式為：

其中，qb表示孔流泄量值，h表示孔頂水頭，n表示開啟孔數(shù)，b表示單孔凈寬，σs為淹沒系數(shù)，e為常數(shù)。一般情況下，淹沒系數(shù)可直接取1.0，淹沒狀態(tài)下，淹沒系數(shù)可通過查閱用戶手冊(cè)獲取。

在根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位時(shí)，該方法的處理過程如下：根據(jù)堰流泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位，或根據(jù)孔流泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位，具體計(jì)算公式可參見《水文調(diào)查規(guī)范》(sl196-97)附錄c天然河道水面曲線計(jì)算公式。在此，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，確定臨界點(diǎn)，并結(jié)合閘門的水流形態(tài)，確定泄量計(jì)算公式，獲取該特定閘門前下的堰流泄量值或孔流泄量值，再推求水面線，計(jì)算獲得該特定閘門前下的最終庫水位，提高調(diào)洪量計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

具體地，在構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程時(shí)，該方法實(shí)現(xiàn)過程如下：

流域?qū)涤赀^程的調(diào)節(jié)作用，又被假定為n個(gè)相同的“線性水庫”串聯(lián)后對(duì)入流的調(diào)節(jié)。結(jié)合圖2，“線性水庫”是指水庫蓄量w與泄量q之間具有線性函數(shù)關(guān)系。即：w＝k×q，設(shè)有降雨過程線h(t)或h，相當(dāng)于水庫入流，出流為q(t)或q1，則其水量平衡方程為：

即：h-q1＝w1·d＝k1·d·q1，其中，q1為第1個(gè)水庫的出流，k1為第1水庫的線性系數(shù)，

對(duì)于第2個(gè)水庫，第1水庫的出流即為第2水庫的入流，具有如下的水量平衡方程：

其中，q2為第2個(gè)水庫的出流，k2為第2水庫的線性系數(shù)，k1為第1水庫的線性系數(shù)，

同理，對(duì)于第3個(gè)水庫，第2水庫的出流即為第3水庫的入流，具有如下的水量平衡方程：

其中，q3為第3個(gè)水庫的出流，k3為第3水庫的線性系數(shù)，k2為第2水庫的線性系數(shù)，k1為第1水庫的線性系數(shù)，

經(jīng)n個(gè)水庫調(diào)蓄，出口斷面的流量過程為：

因假定了線性水庫是相同水庫，即k值相同。則有：

其中，qn(t)為第n個(gè)水庫的出流，k為水庫的線性系數(shù)，

這是一個(gè)n階常系數(shù)線性微分方程，應(yīng)用脈沖函數(shù)和拉普拉斯變換，當(dāng)入流為單位降雨量時(shí)，得到如下的瞬時(shí)單位線方程式：

其中，γ(n)為n的伽瑪函數(shù)，n為調(diào)節(jié)次數(shù)，k為洪水傳播時(shí)間，t為時(shí)刻，e為常數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，將瞬時(shí)單位線方程轉(zhuǎn)換為瞬時(shí)單位線的積分方程，

其中，γ(n)為n的伽瑪函數(shù)，n為調(diào)節(jié)次數(shù)，k為洪水傳播時(shí)間，t為時(shí)刻，e為常數(shù)。積分曲線錯(cuò)時(shí)段坐標(biāo)差就等于時(shí)段單位線縱高。同時(shí)，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法采用的函數(shù)是cammadist函數(shù)，在cammadist(x,alpha,beta,cumulative)式中：x是自變量，用來計(jì)算伽瑪分布函數(shù)的值，alpha和beta均為相關(guān)參數(shù)，cumulative是個(gè)邏輯參數(shù)，cumulative＝false返回概率密度函數(shù)，cumulative＝true返回累積分布函數(shù)。把x,alpha,beta,參數(shù)，分別用t,n,k代替，當(dāng)cumulative＝false時(shí)得到u(t)函數(shù)；當(dāng)cumulative＝true時(shí)得到s(t)函數(shù)。透過微分觀點(diǎn)，認(rèn)為微小流域內(nèi)的降雨是均布的，依次計(jì)算洪水并經(jīng)過河道傳播和疊加計(jì)算。

具體地，在流域結(jié)構(gòu)劃分方面，流域結(jié)構(gòu)解析步驟之前，該方法還包括：獲取雨量觀測(cè)設(shè)備在目標(biāo)流域的布設(shè)信息。在定義預(yù)留的接口時(shí)，該方法根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和雨量觀測(cè)設(shè)備的布設(shè)信息，定義預(yù)留的接口。在定義微小流域的接口時(shí)，結(jié)合雨量觀測(cè)設(shè)備的布局情況，有助于提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，為防洪調(diào)度提供可靠的參考信息。同時(shí)，在進(jìn)行雨量觀測(cè)設(shè)備布局設(shè)計(jì)時(shí)，也要遵循微小流域的實(shí)際組建規(guī)律。

為了進(jìn)一步方便用戶使用本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度方法，該方法還能夠獲取目標(biāo)流域的氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。例如，聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，通過winhttprequest對(duì)象訪問internet，調(diào)用風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星和當(dāng)?shù)貧庀罄走_(dá)的最新數(shù)據(jù)，進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，結(jié)合圖3，該系統(tǒng)包括流域結(jié)構(gòu)解析模塊1、洪水計(jì)算模塊2、泄量計(jì)算模塊3、調(diào)洪演算模塊4和可視化處理模塊5。流域結(jié)構(gòu)解析模塊1用于根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，進(jìn)行逐級(jí)組合，形成流域組建模式。洪水計(jì)算模塊2用于構(gòu)建瞬時(shí)單位線方程；根據(jù)瞬時(shí)單位線方程和cammadist函數(shù)，處理目標(biāo)流域的降雨，獲取目標(biāo)流域的洪水流量；采用馬斯京根算法處理目標(biāo)流域的洪水流量，并設(shè)置目標(biāo)流域的微小流域的降雨值，計(jì)算目標(biāo)流域的洪水的疊加過程，獲取洪水過程線。泄量計(jì)算模塊3用于根據(jù)目標(biāo)流域的泄洪建筑物結(jié)構(gòu)，獲取水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，泄洪建筑物包括水庫和閘門，水流形態(tài)和臨界點(diǎn)匹配；設(shè)置初始庫水位和閘前水頭初始值，并根據(jù)水流形態(tài)和臨界點(diǎn)，獲取試算泄量值；根據(jù)試算泄量值，獲取閘前明渠水面線和試算庫水位；根據(jù)試算庫水位和初始庫水位的誤差值，確定最初庫水位和最初泄量值，最初庫水位與最初泄量值匹配。調(diào)洪演算模塊4用于根據(jù)最初庫水位、最初泄量值和水量平衡關(guān)系，進(jìn)行遞歸運(yùn)算，獲取最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量。可視化處理模塊5用于根據(jù)目標(biāo)流域的洪水流量和調(diào)洪過程，確定洪水量級(jí)，調(diào)洪過程根據(jù)洪水過程線、最終庫水位、最終泄流值和調(diào)洪量確定；根據(jù)目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)和洪水量級(jí)，選擇可視化顯示標(biāo)記，進(jìn)行顯示；將最終庫水位、目標(biāo)流域的微小流域的降雨值和最終泄量值以預(yù)定格式進(jìn)行顯示。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)施例提供的流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，能夠通過結(jié)合目標(biāo)流域的流域結(jié)構(gòu)，定義預(yù)留的接口，全面支持域塊的多層級(jí)分解與合并，可自由移植和嫁接于任意江河流域或任意水庫上，為快速實(shí)現(xiàn)防洪聯(lián)合調(diào)度創(chuàng)造條件。同時(shí)，該系統(tǒng)還能夠處理目標(biāo)流域的降雨情況，對(duì)洪水進(jìn)行傳播、疊加計(jì)算，實(shí)現(xiàn)洪水的控制調(diào)節(jié)，反應(yīng)不同降雨產(chǎn)流影響，且直觀輸出庫水位、降雨和泄量等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

因此，本實(shí)施例流域庫群及區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，能夠結(jié)合水文流域的特性，準(zhǔn)確計(jì)算洪水，實(shí)現(xiàn)庫群區(qū)域洪水聯(lián)合調(diào)度，簡化計(jì)算復(fù)雜度。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。