一种灌区配水流量控制点确定方法及终端与流程

1.本发明涉及灌溉领域，尤其涉及一种灌区配水流量控制点确定方法及终端。


背景技术：

2.现行的灌区配水流量控制点选取方式通常是由管理人员根据经验选取配水流量控制点，主要参考灌溉与排水工程设计标准(gb 50288-2018)中续灌渠道的设计流量，并未将渠道流量和具体的实际灌溉面积相匹配。通常仅仅约束灌区配水总量，对于配水过程的控制和调度时间没有明确的指导性和可执行性，缺乏科学的参考依据，可执行性较差。
3.并且，用水总量控制只是一个数字要求，无法按照灌区灌溉分布进行计划制定；且传统的配水流量控制点是通过人工经验选定，缺乏科学依据，无法作为参考，在实际应用中会出现较多问题；配水总量与配水时间、流量等因素息息相关，容易造成水资源分配不均。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提供一种灌区配水流量控制点确定方法及终端，实现对灌区水资源的合理配置。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
6.一种灌区配水流量控制点确定方法，包括步骤：
7.获取灌区初始配水分区的数量及所述初始配水分区的初始面积，并获取干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积；
8.根据所述初始配水分区的数量、所述初始面积及所述第二灌溉面积得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合；
9.根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点。
10.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
11.一种灌区配水流量控制点确定终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
12.获取灌区初始配水分区的数量及所述初始配水分区的初始面积，并获取干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积；
13.根据所述初始配水分区的数量、所述初始面积及所述第二灌溉面积得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合；
14.根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点。
15.本发明的有益效果在于：根据灌区干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积、初始配水分区的初始面积及初始配水分区数量得到目标配水分区数量及每一目标配水分区对应的支渠的支渠标识集合，根据支渠标识集合设定配水流量控制点，将水按照每一支渠对应的灌溉面积进行分配，根据灌溉面积确定配水流量控制点的设定位置，保证每一配水流量控制点对应的灌溉面积趋于平均，保障每个目标配水分区的用水均衡，实现对灌区水资源
的合理配置。
附图说明
16.图1为本发明实施例的一种灌区配水流量控制点确定方法的步骤流程图；
17.图2为本发明实施例的一种灌区配水流量控制点确定终端的结构示意图；
18.图3为本发明实施例的一种灌区配水流量控制点确定方法的具体实施方式的步骤示意图；
19.图4为本发明实施例的一种灌区场景示意图；
20.标号说明：
21.1、一种灌区配水流量控制点确定终端；2、处理器；3、存储器。
具体实施方式
22.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
23.请参照图1，一种灌区配水流量控制点确定方法，包括步骤：
24.获取灌区初始配水分区的数量及所述初始配水分区的初始面积，并获取干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积；
25.根据所述初始配水分区的数量、所述初始面积及所述第二灌溉面积得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合；
26.根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点。
27.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：根据灌区干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积、初始配水分区的初始面积及初始配水分区数量得到目标配水分区数量及每一目标配水分区对应的支渠的支渠标识集合，根据支渠标识集合设定配水流量控制点，将水按照每一支渠对应的灌溉面积进行分配，根据灌溉面积确定配水流量控制点的设定位置，保证每一配水流量控制点对应的灌溉面积趋于平均，保障每个目标配水分区的用水均衡，实现对灌区水资源的合理配置。
28.进一步地，所述根据所述初始配水分区的数量、所述初始面积及所述第二灌溉面积得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合包括：
29.获取干渠对应的第一灌溉面积；
30.根据所述第一灌溉面积及所述初始配水分区数量得到每一初始配水分区的初始面积，并将初始配水分区按照上下游位置顺序编号；
31.根据所述第二灌溉面积调整所述初始面积，直至每一所述支渠对应的第二灌溉面积都处于同一初始配水分区中，得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合。
32.由上述描述可知，先根据干渠对应的总的第一灌溉面积和初始配水分区数量得到理想的每一初始配水分区的初始面积，各个初始配水分区的初始面积相同，即在理想情况下，每一分区的配水量为均衡状态，但因为每个支渠对应的灌溉面积不同，且将一个支渠中不同段分进不同的配水分区显然是不合理的，故需要根据每个支渠的第二灌溉面积对初始面积进行调整，使得最终得到的目标配水分区具有可执行性。
33.进一步地，所述根据所述第一灌溉面积及所述初始配水分区数量得到每一初始配水分区的初始面积包括：
[0034][0035]
其中，k表示所述初始配水分区的初始面积；si表示第i个支渠对应的第二灌溉面积，i表示支渠标识，n表示支渠总数量，表示所述第一灌溉面积；j表示初始配水分区的数量。
[0036]
由上述描述可知，将每个支渠对应的第二灌溉面积相加得到干渠的第一灌溉面积，等分到初始配水分区数量中得到每一初始配水分区的初始面积，保证了每一初始配水分区的初始面积的均衡，为后续调整提供基础，使得最终的每一目标配水分区对应的灌溉面积均衡。
[0037]
进一步地，根据所述第二灌溉面积调整所述初始面积之前还包括：
[0038]
将所述支渠按照上下游位置顺序编号，得到每一所述支渠对应的支渠标识。
[0039]
由上述描述可知，因支渠都以干渠为源头，按照支渠上下游位置为支渠编号得到支渠标识便于在计算目标配水分区时将相邻的支渠排列在一起，便于后续进行配水。
[0040]
进一步地，所述根据所述第二灌溉面积调整所述初始面积，直至每一所述支渠对应的第二灌溉面积都处于同一初始配水分区中，得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合包括：
[0041]
按照所述支渠标识顺序排列所述支渠，得到支渠集合；
[0042]
遍历所述支渠集合，当遍历到所述支渠集合中的目标支渠时，获取所述目标支渠对应的所述第二灌溉面积，并计算当前获取到的所有第二灌溉面积的和，若所述第二灌溉面积的和大于或等于所述初始面积，则将所述第二灌溉面积的和清0，所述目标支渠对应的支渠标识即为目标配水分区对应的支渠标识集合。
[0043]
由上述描述可知，按顺序获取支渠集合中支渠对应的第二灌溉面积的和并相加直至第二灌溉面积的和大于或等于初始面积，则对应的支渠属于目标配水分区，其第二灌溉面积的和为调整后的目标配水分区的面积，以初始面积为基础，将支渠实际的灌溉面积纳入考虑对每一初始配水分区的初始面积进行调整，保证了最终方案的实用性。
[0044]
进一步地，若所述支渠集合中的支渠全部获取完毕时，所述第二灌溉面积的和小于所述初始面积，则计算当前目标初始配水分区的面积相对于所述初始面积的第一标准差及前一所述目标初始配水分区与当前目标初始配水分区的面积和相对于所述初始面积的第二标准差；
[0045]
若所述第一标准差小于或等于所述第二标准差，则保留当前目标初始配水分区；
[0046]
若所述第一标准差大于所述第二标准差，则将所述当前目标初始配水分区并入前一所述目标初始配水分区。
[0047]
由上述描述可知，若支渠集合中的支渠全部获取完毕，但第二灌溉面积的和仍然小于初始面积，计算当前目标配水分区的面积即其包括的支渠对应的第二灌溉面积的和与初始面积的第一标准差，并计算当前目标配水分区的面积与其前一目标配水分区的面积之和与初始面积的第二标准差，若第一标准差小于或等于第二标准差，则说明将当前目标配
水分区作为一个单独的配水分区更加接近理想均衡状态，若第一标准差大于第二标准差，则说明将当前目标配水分区与其前一目标配水分区合为一个配水分区更加接近理想均衡状态，在末位的配水分区确定时引入标准差的计算，使得最终的分区更加均衡。
[0048]
进一步地，所述根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点包括：
[0049]
获取当前目标配水分区j的支渠标识集合中的首位支渠标识，并获取所述首位支渠标识对应的支渠a与渠首的第一距离g
ja
；
[0050]
获取当前目标配水分区的前一目标配水分区j-1的支渠标识结合中的末位支渠标识，并获取所述末位支渠标识对应的支渠b与渠首的第二距离g
(j-1)b
；
[0051]
计算所述配水流量控制点与所述渠首的距离cj：
[0052][0053]
由上述描述可知，在两个目标配水分区的中间位置设立配水流量控制点，方便对每一目标配水分区的流量进行控制。
[0054]
进一步地，所述根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点之后还包括：
[0055]
获取预设配水周期和干渠总流量；
[0056]
计算每一所述配水流量控制点与所述配水周期对应的最小配水量；
[0057]
根据所述最小配水量得到干渠最小流量；
[0058]
若所述干渠总流量大于所述干渠最小流量，则根据所述干渠总流量计算每一所述配水流量控制点对应的实际配水量，并根据所述实际配水量进行配水。
[0059]
由上述描述可知，先根据预设的配水周期计算最小配水量，若大于干渠总流量则调整配水周期，实现对每一目标配水分区的稳定配水。
[0060]
进一步地，若所述干渠总流量小于所述干渠最小流量，则调整所述配水周期后重新执行所述计算每一所述配水流量控制点与所述配水周期对应的最小配水量步骤。
[0061]
由上述描述可知，若根据预设配水周期计算得到的最小配水量无法被干渠现有总流量满足，则更改配水周期后重新计算最小配水量，能够得到适应干渠总流量的配水周期进行配属，保证灌区的正常配水。
[0062]
请参照图2，一种灌区配水流量控制点确定终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种灌区配水流量控制点确定方法中的步骤。
[0063]
请参照图1，本发明的实施例一为：
[0064]
一种灌区配水流量控制点确定方法，包括步骤：
[0065]
s1、获取灌区初始配水分区的数量及所述初始配水分区的初始面积，并获取干渠上每一支渠对应的第二灌溉面积；
[0066]
s2、根据所述初始配水分区的数量、所述初始面积及所述第二灌溉面积得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合，包括：
[0067]
s21、获取干渠对应的第一灌溉面积，根据所述第一灌溉面积及所述初始配水分区数量得到每一初始配水分区的初始面积，并将初始配水分区按照上下游位置顺序编号；
[0068]
其中，根据第一灌溉面积及初始配水分区数量得到每一初始配水分区的初始面积具体为：
[0069][0070]
其中，k表示所述初始配水分区的初始面积；si表示第i个支渠对应的第二灌溉面积，i表示支渠标识，n表示支渠总数量，表示所述第一灌溉面积；j表示初始配水分区的数量；具体的，请参照图4，第二灌溉面积即为其中所示的s
1-si示，干渠对应的第一灌溉面积为干渠上所有支渠所对应的第二灌溉面积的和
[0071]
s22、根据所述第二灌溉面积调整所述初始面积，直至每一所述支渠对应的第二灌溉面积都处于同一初始配水分区中，得到目标配水分区数量和每一目标配水分区对应的所述支渠的支渠标识集合；
[0072]
在一种可选的实施方式中，支渠标识为将所述支渠按照上下游位置顺序编号，得到每一所述支渠对应的支渠标识；
[0073]
s3、根据所述支渠标识集合设定配水流量控制点。
[0074]
本发明的实施例二为：
[0075]
一种灌区配水流量控制点确定方法，其与实施例一的不同之处在于：
[0076]
所述s22包括：
[0077]
s221、按照所述支渠标识顺序排列所述支渠，得到支渠集合；
[0078]
s222、遍历所述支渠集合，当遍历到所述支渠集合中的目标支渠时，获取所述目标支渠对应的所述第二灌溉面积，并计算当前获取到的所有第二灌溉面积的和，若所述第二灌溉面积的和大于或等于所述初始面积，则将所述第二灌溉面积的和清0，所述目标支渠对应的支渠标识即为同一目标配水分区对应的支渠标识集合；
[0079]
若所述第二灌溉面积的和小于所述初始面积，则继续遍历所述支渠集合；
[0080]
如，请参照图4，以图4为例，取有限个支渠作进一步说明；若支渠集合为(支渠1、支渠2、支渠3、支渠4、支渠5)对应的第二灌溉面积分别为3万亩、1万亩、1.5万亩、2万亩和2.5万亩，初始配水分区数量为2，则计算算术平均值得到初始面积为5万亩；遍历支渠集合，如遍历到支渠1，获取其对应的第二灌溉面积3万亩＜5万亩，继续遍历支渠集合获取支渠2，其对应的第二灌溉面积为1万亩，此时的第二灌溉面积和为4万亩＜5万亩，继续遍历支渠集合获取支渠3，此时的第二灌溉面积的和为6万亩＞5万亩，则将第二灌溉面积的和清零，并且支渠标识(支渠1、支渠2、支渠3)即为同一目标配水分区对应的支渠标识集合，因此时支渠4和支渠5的第二灌溉面积的和为45亩已小于50亩，且后续无支渠，故支渠4和支渠5为另一目标配水分区对应的支渠标识集合，若后续还存在其他支渠，则重复前述计算支渠1-支渠3的过程；
[0081]
并且，s222还包括：若所述支渠集合中的支渠全部获取完毕时，所述第二灌溉面积的和小于所述初始面积，则计算当前目标配水分区的面积相对于所述初始面积的第一标准差及前一所述目标配水分区与当前目标配水分区的面积和相对于所述初始面积的第二标准差；
[0082]
若所述第一标准差小于或等于所述第二标准差，则保留当前目标初始配水分区；
[0083]
若所述第一标准差大于所述第二标准差，则将所述当前目标配水分区并入前一所述目标配水分区；
[0084]
在一种可选的实施方式中，若所述第一标准差大于所述第二标准差，则将所述初始配水分区数量减1并返回执行所述根据所述第一灌溉面积及所述初始配水分区数量得到每一初始配水分区的初始面积步骤；
[0085]
其中，计算第一标准差sdj具体为：此时为将当前目标配水分区作为独立的配水分区，计算目前所得到的所有目标配水分区与k的第一标准差；
[0086]
其中，计算第二标准差sdj-1具体为：此时为将当前目标配水分区和其前一目标配水分区共同作为独立的配水分区，再计算目前所得到的所有目标配水分区与k的第一标准差；
[0087]
其中j表示初始配水分区的数量，j表示第j个初始配水分区；
[0088]
如上文支渠4和支渠5的第二灌溉面积的和45＜50，则计算45与50的第一标准差及60 45与50的第二标准差，显然第一标准差小于第二标准差，则保留当前目标初始配水分区，即(支渠1、支渠2.、支渠3)和(支渠4、支渠5)；
[0089]
s222还包括：若所述支渠集合中的支渠全部获取完毕时，当前目标配水分区的数量小于初始配水分区的数量，则减少所述初始配水分区的数量后，重新执行s2；
[0090]
s3包括：
[0091]
获取当前目标配水分区j的支渠标识集合中的首位支渠标识，并获取所述首位支渠标识对应的支渠a与渠首的第一距离g
ja
；
[0092]
获取当前目标配水分区的前一目标配水分区j-1的支渠标识结合中的末位支渠标识，并获取所述末位支渠标识对应的支渠b与渠首的第二距离g
(j-1)b
；
[0093]
在一种可选的实施方式中，g
ja
即为支渠a对应的桩号；g
(j-1)b
即为支渠b对应的桩号；
[0094]
可知，若当前目标配水分区为末位目标配水分区，即不存在后一目标配水分区，则不需要设置配水流量控制点；
[0095]
计算当前目标配水分区j对应的所述配水流量控制点与所述渠首的距离cj：
[0096][0097]
本发明的实施例三为：
[0098]
一种灌区配水流量控制点确定方法，其与其余实施例的不同之处在于：
[0099]
s3之后还包括：
[0100]
s41、获取预设配水周期和干渠总流量；
[0101]
s42、计算每一所述配水流量控制点与所述配水周期对应的最小配水量；
[0102]
s43、根据所述最小配水量得到干渠最小流量；若所述干渠总流量大于所述干渠最小流量，则根据所述干渠总流量计算每一所述配水流量控制点对应的实际配水量，并根据所述实际配水量进行配水；
[0103]
若所述干渠总流量小于所述干渠最小流量，则调整所述配水周期后重新执行所述s42；
[0104]
具体的，从最末的的配水流量控制点(q0)开始向渠首进行配水流量控制点(qj)的流量计算：
[0105]
此处设置cj为第j个目标配水分区对应的配水流量控制点与渠首的距离，该配水流量控制点为最接近第j个目标配水分区且位于该目标配水分区上游的配水流量控制点；
[0106]
配水流量控制点的流量qj＝(b
(j-1)g-c
jg
)δq pj/t；
[0107]qj-1
＝qj (b
(j-2)g-c
(j-1)g
)δq p
j-1
/t；
[0108]
其中，δq表示干渠上每公里的流量损耗，b
jg
表示第j个目标配水分区的首个支渠(最上游的支渠)与渠首的距离；c
jg
表示第j个目标配水分区对应的配水流量控制点与渠首的距离；pj表示第j个支渠对应的第二灌溉面积；0≤j≤j，j与目标配水分区的数量对应；
[0109]
则第一个q0为干渠满足时间配水周期t下的最小流量；
[0110]
在一种可选的实施方式中，根据配水周期要求，对各个配水流量控制点c的控制流量进行计算得出每一配水流量控制点的控制流量，并生成如表1所示的配水流量控制表；
[0111]
表1
[0112][0113]
将配水流量结果可视化，后续可直接根据表格实现配水，清晰明了。
[0114]
请参照图2，本发明的实施例四为：
[0115]
一种灌区配水流量控制点确定终端1，包括处理器2、存储器3及存储在存储器3上并可在所述处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现实施例一、实施例二或实施例三中的各个步骤。
[0116]
综上所述，本发明提供了一种灌区配水流量控制点确定方法及终端，先根据预设的灌区初始配水分区数量及干渠的第一灌溉面积确定初始面积，再根据各条支渠的第二灌溉面积调整初始面积而制定灌溉分区，改变原有规范中只考虑渠道水力计算，通过分区算法实现各个控制点的流量确定，保障每个分区用水均衡；通过灌溉面积和分区算法实现灌区干渠配水流量控制点的设置，比依靠人工经验选定更具科学依据；结合渠道流量损耗能快速计算出各个配水流量控制点的流量，结合配水周期制定配水计划，保证配水的均衡，改变了从干渠渠道出发的渠道水力计算方法，避免管理人员通过人工经验的方法选定流量控制点。并且干渠的水最终是要流进支渠的田里，因此，以支渠灌溉面积为基础进行灌溉分区，从而选定的配水流量控制点能更加科学的确定流量控制点，辅助管理人员制定配水调度计划；通过本方法能科学的进行配水流量控制点的选取，确保不同分区的农田能得到足够的配水量，有效辅助灌区管理人员进行配水计划的制定，同时，也确保在配水周期内水资源的分配均衡，有效减少因局部配水不足而造成的二次配水。
[0117]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。