一种应用于水利枢纽工程的水调方法与流程

1.本发明涉及的水调技术领域，尤其涉及一种应用于水利枢纽工程的水调方法。


背景技术：

2.蓄水量预测是水资源规划与管理的重要内容之一，也是供水系统优化调度管理的重要部分，由于我国需水量数据时间系列较短，且可靠性低，用常规的预测方法如定额法、时间序列、回归分析以及灰色预测等不仅工作量大，而且预测精度也很难保证。


技术实现要素：

3.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
4.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明一种应用于水利枢纽工程的水调方法。
5.因此，本发明解决的技术问题是：常规的预测方法工作量大，而且预测精度低。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于水利枢纽工程的水调方法，所述水调方法包括如下步骤：
7.建立需水量预测模型，所述需水量预测模型包括历史数据预测模型、生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型，并根据需水量预测模型对受水地区的次年需水量进行预测；
8.获取受水地区的各供水水库的历年每日入库流量、实时水位、降雨量、出库流量数据，建立各供水水库的可利用水资源动态变化模型；
9.结合所述各供水水库的地理位置、可利用水资源动态变化模型以及受水地区的次年需水量预测结果，进行受水地区的水资源调度。
10.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述历史数据预测模型通过获取历年需水量数据，建立历年需水量动态变化模型，通过历年需水量动态变化模型预测次年需水量。
11.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述建立历年需水量动态变化模型包括：
12.获取历年实际需水量数据，计算相邻历年实际需水量之间的变化率，以今年实际需水量数据为初始需水量数据，计算的值，其中，w0为初始需水量，w1为上一年的实际需水量，当的值大于第一预设值时，则进一步依次计算的值，其中，wi为上i年的实际需水量，若的值小于等于第一预设值时，则计算上i年至今年的平均需水
量变化率量变化率根据所述平均需水量变化率、今年实际需水量数据预测次年需水量；
13.当的值小于等于第一预设值时，则进一步计算的值，若的值皆小于等于第一预设值时，则进一步计算的值，若的值存在至少一个大于第一预设值，则通过计算得到平均需水量变化率，结合今年实际需水量数据预测次年需水量，
14.若的值皆小于等于第一预设值，则进一步计算的值，以此类推，直至的值存在至少一个大于第一预设值，则通过今年至前i-1年的需水量数据计算平均需水量变化率，再结合今年实际需水量数据预测次年需水量。
15.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述生活需水量预测模型基于同类地区居民生活用水变化趋势，结合受水地区的生活用水数据、收入水平数据、水价数据，采用定额法分别对城镇居民和农村居民的生活需水量进行预测。
16.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述采用定额法分别对城镇居民和农村居民的生活需水量进行预测包括：
17.根据历史生活用水数据以及历年人口数据统计，确定受水地区各年龄段人群的人均用水量，结合各年龄段人群的增长变化率，预测次年各年龄段人段的人口数据变化，根据次年各年龄段人群的预测数据以及各年龄段人群的人均用水量计算得到生活需水预测量。
18.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述生产需水量预测模型包括农业预测模型、工业预测模型、建筑业预测模型、第三产业预测模型以及其他预测模型，采集灌溉面积、亩均用水量定额、工业企业数、工业企业平均用水量定额、建筑业在建工程数、建筑业单位工程平均用水量定额、第三产业数、第三产业平均用水量定额、其他类型数量以及其他类型平均用水定额，根据采集到的数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量。
19.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述根据采集到的数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量包括：
20.结合所述受水地区的历年的灌溉面积、工业企业数、建筑业在建工程数、第三产业数、其他类型数量，分析数据变化趋势，结合所述变化趋势、定额数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量，所述定额数据包括亩均用水量定额、工业企业平均用水量定额、建筑业单位工程平均用水量定额、第三产业平均用水量定额、其他类型平均用水定额。
21.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述生态需水量预测模型基于城市生态环境需水、农村生态环境需水，所述城市生态环境需水包括城市河湖补水、绿地需水、环境卫生需水，所述农村生态环境需水包括回补地下水、人工防护林草用水、湿地保护与恢复用水，结合河道总长度、河道单位长度平均生态用水量定额预测生态需水量。
22.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述根据需水量预测模型对受水地区的次年需水量进行预测还包括：
23.计算生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型的预测需水量总值，结合历史数据预测模型的次年需水量预测值，进一步通过计算α1*x1 α2*x2的值得到最终次年需水量预测值，其中，x1为预测需水量总值，x2为次年需水量预测值，α1 α2＝1,α1、α2皆不为0。
24.作为本发明所述的应用于水利枢纽工程的水调方法的一种优选方案，其中：所述结合所述各供水水库的地理位置、可利用水资源动态变化模型以及受水地区的次年需水量预测结果，进行受水地区的水资源调度包括：
25.分别建立历年每日入库流量、降雨量、每日出库流量与实时水位之间的函数关系，结合各供水水库之间的上下游关系，根据最终次年需水量预测结果，对受水地区进行水资源调度。
26.本发明的有益效果：通过建立需水量预测模型对受水地区的次年需水量进行预测，结合历年每日入库流量、实时水位、降雨量、出库流量数据建立可利用水资源动态变化模型，根据各供水水库的地理位置、可利用水资源动态变化模型以及受水地区的次年需水量预测结果，进行受水地区的水资源调度，相较于传统方法，工作量小且预测精度高。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
28.图1为本发明一种应用于水利枢纽工程的水调方法的步骤示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
31.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指
同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
32.本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
33.同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例1
36.参照图1，本实施例提供了一种应用于水利枢纽工程的水调方法，所述方法包括如下步骤：
37.建立需水量预测模型，所述需水量预测模型包括历史数据预测模型、生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型，并根据需水量预测模型对受水地区的次年需水量进行预测；
38.获取受水地区的各供水水库的历年每日入库流量、实时水位、降雨量、出库流量数据，建立各供水水库的可利用水资源动态变化模型；
39.结合所述各供水水库的地理位置、可利用水资源动态变化模型以及受水地区的次年需水量预测结果，进行受水地区的水资源调度。
40.本方法能够解决以下问题：需水量预测是水资源规划与管理的重要内容之一，也是供水系统优化调度管理的重要部分，由于我国需水量数据时间系列较短，而且可靠性低，用常规的预测方法，如定额法、时间序列、回归分析以及灰色预测等不仅工作量大，而且预测精度也很难保证。
41.基于上述问题，本方法首先建立多个需水预测模型，包括历史数据预测模型、生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型，
42.(1)历史数据预测模型
43.根据历年的受水地区的实际需水量数据，对次年的需水量数据进行预测，可以采用历年实际需水量数据的变化率计算方式，根据计算结果，结合今年实际需水量数据，对次年的需水量数据进行预测。
44.(2)生活需水量预测模型
45.在现状生活用水调查与用水节水水平分析的基础上，根据发展指标的预测成果，结合水资源条件和供水能力建设，参考地方标准《行业用水定额》，参照同类地区居民生活用水变化趋势，结合考虑当地生活用水习惯、收入水平、水价水平等，综合拟定合理的城镇生活用水定额和农村生活用水定额，采用定额法分别对城镇生活和农村居民生活需水量进行预测。
46.(3)生产需水量预测模型
47.生产需水分为农业需水、工业需水、建筑业需水、第三产业需水、其他类型生产需水，农业需水包括农田灌溉、林果地灌溉及牧草场灌溉需水，根据灌溉定额和灌溉水利用系数进行估算，结合作物组成及不同生长期的需求、灌溉制度，以及降水月分配过程等因素，结合典型调查，提出灌溉需水的月分配过程，禽畜养殖需水量可按照大、小牲畜、家禽发展指标及牲畜日均用水量方法进行预测，工业需水结合工业企业数、工业企业平均用水量定额，建筑业需水结合建筑业在建工程数、建筑业单位工程平均用水量定额，第三产业需水结合第三产业数、第三产业平均用水量定额，其他类型生产需水结合其他类型数量以及其他类型平均用水定额对生产需水进行预测。
48.(4)生态需水量预测模型
49.河道外生态环境需水指保护、修复或建设给定区域的生态环境需要人工补充的水量，河道外生态环境需水是消耗性用水，分为盛世生态环境需水(包括城市河湖补水、绿地需水、环境卫生需水等)和农村生态环境需水(包括回补地下水、人工防护林草用水、湿地保护与恢复用水等)。
50.分别建立历年每日入库流量、降雨量、每日出库流量与实时水位之间的函数关系，结合各供水水库之间的上下游关系，根据次年需水量预测结果，对受水地区进行水资源调度。
51.实施例2
52.参照图1，本实施例提供了一种应用于水利枢纽工程的水调方法，通过获取历年需水量数据，建立历年需水量动态变化模型，通过历年需水量动态变化模型预测次年需水量。
53.建立历年需水量动态变化模型包括：
54.获取历年实际需水量数据，计算相邻历年实际需水量之间的变化率，以今年实际需水量数据为初始需水量数据，计算的值，其中，w0为初始需水量，w1为上一年的实际需水量，当的值大于第一预设值时，则进一步依次计算的值，其中，wi为上i年的实际需水量，若的值小于等于第一预设值时，则计算上i年至今年的平均需水量变化率量变化率根据平均需水量变化率、今年实际需水量数据预测次年需水量；
55.当的值小于等于第一预设值时，则进一步计算的值，若的值皆小于等于第一预设值时，则进一步计算的值，若的值存在至少一个大于第一预设值，则通过计算得到平均需水量变化率，结合今年实际需水量数据预测次年需水量，
56.若的值皆小于等于第一预设值，则进一步计算的值，以此类推，直至的值存在至少一个大于第一预设值，则通过今年至前i-1年的需水量数据计算平均需水量变化率，再结合今年实际需水量数据预测次年需水量。
57.通过获取历年的实际需水量数据，对历年来的需水量变化率进行分析，以今年的需水量数据为初始值，计算今年和去年之间的需水量变化率，再对去年和前年之间的需水量变化率进行计算，以此类推，得到多组需水量变化率数据，一般情况下，在很长的一段时间内，需水量变化率是不会存在比较大的差值的，但是在社会发展迅猛的时间节点，可能会存在较大的实际需水量数据波动，通过计算相邻两个年限之间的需水量变化率，并将其与预设值进行比对，如果计算得到的需水量变化率小于该预设值，说明相邻两个年限之间的实际需水量之间的数据波动不大，可以将这两个年限之间的需水量变化率作为基础数据集，进而对去年和前年的实际需水量变化率进行计算，分析去年和前年的需水量数据波动情况，因为可能会出现在一定时间段内，需水量变化率持续升高或降低的情况，若是只参照去年和前年的需水量变化率，那只能说明去年和前年的实际需水量数据之间的波动不大，但是并不能表明前年和今年的实际需水量数据之间的变化情况，因而，在比较去年和前年的需水量变化率和预设值的大小的同时，也对今年和前年之间的实际需水量变化率、预设值进行比对，将符合条件的需水量变化率放进基础数据集，一直到不符合条件时，对基础数据集里的需水量变化率进行平均值计算。
58.生活需水量预测模型基于同类地区居民生活用水变化趋势，结合受水地区的生活用水数据、收入水平数据、水价数据，采用定额法分别对城镇居民和农村居民的生活需水量进行预测。
59.采用定额法分别对城镇居民和农村居民的生活需水量进行预测包括：
60.根据历史生活用水数据以及历年人口数据统计，确定受水地区各年龄段人群的人均用水量，结合各年龄段人群的增长变化率，预测次年各年龄段人段的人口数据变化，根据次年各年龄段人群的预测数据以及各年龄段人群的人均用水量计算得到生活需水预测量。
61.生产需水量预测模型包括农业预测模型、工业预测模型、建筑业预测模型、第三产业预测模型以及其他预测模型，采集灌溉面积、亩均用水量定额、工业企业数、工业企业平均用水量定额、建筑业在建工程数、建筑业单位工程平均用水量定额、第三产业数、第三产业平均用水量定额、其他类型数量以及其他类型平均用水定额，根据采集到的数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量。
62.根据采集到的数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量包括：
63.结合受水地区的历年的灌溉面积、工业企业数、建筑业在建工程数、第三产业数、其他类型数量，分析数据变化趋势，结合变化趋势、定额数据计算受水地区的农业需水量、工业需水量、建筑业需水量、第三产业需水量，定额数据包括亩均用水量定额、工业企业平均用水量定额、建筑业单位工程平均用水量定额、第三产业平均用水量定额、其他类型平均用水定额。
64.生态需水量预测模型基于城市生态环境需水、农村生态环境需水，城市生态环境需水包括城市河湖补水、绿地需水、环境卫生需水，农村生态环境需水包括回补地下水、人工防护林草用水、湿地保护与恢复用水，结合河道总长度、河道单位长度平均生态用水量定额预测生态需水量。
65.根据需水量预测模型对受水地区的次年需水量进行预测还包括：
66.计算生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型的预测需水量总值，结合历史数据预测模型的次年需水量预测值，进一步通过计算α1*x1 α2*x2的值得到最终次年需水量预测值，其中，x1为预测需水量总值，x2为次年需水量预测值，α1 α2＝1,α1、α2皆不为0，基于历史数据预测模型是对整体的需水量数据进行分析，得到一个次年需水量的预测值，基于生活需水量预测模型、生产需水量预测模型、生态需水量预测模型是进一步对需水量的预测条件进行细化，通过计算得到多个预测模型下的需水量预测值，再将多个预测模型下的需水量预测值进行和计算，得到次年的预测需水量总值，进而通过加权平均的方式对预测需水量总值和次年需水量预测值进行处理，得到最终的次年需水量预测值。
67.结合各供水水库的地理位置、可利用水资源动态变化模型以及受水地区的次年需水量预测结果，进行受水地区的水资源调度包括：
68.分别建立历年每日入库流量、降雨量、每日出库流量与实时水位之间的函数关系，结合各供水水库之间的上下游关系，根据最终次年需水量预测结果，对受水地区进行水资源调度。
69.应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
70.此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
71.进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不
同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
72.如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
73.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。