(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211131209.2 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100044 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 侯文涛　白美健　章少辉　张宝忠　 史源　戴玮　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 韦海英 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于计算水动力学的灌区配水计划动 态预演修 正方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于计算水动力学的灌 区配水计划动态预演修正方法， 包括构建基本地 理空间矢量数据图层； 对构建的基本地理空间矢 量数据图层进行网格剖分； 构建用于渠系调控模 拟计算的双向扩展的渠系数据结构； 根据灌溉渠 系中的汊点位置、 水工建筑物位置， 将渠系划分 为单渠段的集合； 收集灌溉渠系配水计划， 对地 理信息进行面矢量的空间建模； 采用基于标量耗 散有限体积法的一维水动力学模型构建电子渠 系； 利用电子渠系分别对灌溉渠系整体和独立渠 段的运行过程进行动态预演修正； 采用基于条件 触发的模型预测控制算法对动态预演修正结果 进行调控优化。 本发明更全面的考虑了渠系运行 过程中的水流运动物理规律， 具有低成本、 高解 释性的特点。 权利要求书5页 说明书16页 附图5页 CN 115456422 A 2022.12.09 CN 115456422 A 1.一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： S1、 构建基本地理 空间矢量数据图层， 并划分用水 单元； S2、 对构建的基本地理空间矢量数据图层进行网格剖分， 收集渠系的设计数据和设计 运行条件数据， 并将其输入网格模型； S3、 构建用于渠系调控 模拟计算的双向扩展的渠系数据结构； S4、 根据灌溉渠系中的汊点位置、 水工建筑物位置， 将渠系划分为单渠段的集合， 利用 渠系数据结构将渠系组织 为渠段集 合； S5、 收集灌溉渠系配水计划， 对地理信息进行面矢量的空间建模， 叠加于步骤S2得到的 网格模型， 并将用水 单元的配水信息 输入渠系数据结构； S6、 采用基于标量 耗散有限体积法的一维水动力学模型构建电子渠系； S7、 利用电子渠系分别对灌溉渠系整体和独立渠段的运行 过程进行动态预演修 正； S8、 采用基于条件触发的模型 预测控制算法对动态预演修 正结果进行调控 优化。 2.根据权利要求1所述的一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法， 其特征在于， 步骤S3具体包括以下分步骤： S31、 采用线段表示每个双向扩展的渠段， 将每个分水节点作为渠段端点， 并且在相邻 渠段端点之间采用弧线箭头表示两个端点之间的关系以及信息交换， 构建数据结构； S32、 获取各个渠道名称与属性的对应关系， 根据数据结构分类存储各渠道及渠段的信 息； S33、 采用汊点处局部节点拓扑关系 处理方法， 确定各渠道之间的关系， 构建双向扩展 的渠系数据结构。 3.根据权利要求1所述的一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法， 其特征在于， 步骤S6具体包括以下分步骤： S61、 利用地表水位和流量为因变量的矩阵形式的一维圣维南方程组描述明渠水流运 动过程； S62、 沿河道纵向进行空间离散， 并采用标量耗散有限体积法对一维圣维南方程组进行 时空离散， 得到空间节点上关于地表水位和流 量的线性代数 方程组。 4.根据权利要求1所述的一种基于计算水动力学的灌区配水计划动态预演修正方法， 其特征在于， 所述空间节点上关于地表水位和流 量的线性代数 方程组具体为： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115456422 A 2其中， ri为时空步长比值， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点 i‑1在第p次收敛时的系数， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点i ‑1在第p+ 1次收敛时的断面面积， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点i在第p次收敛时 的系数， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点i在第p次收敛时的单位长度入渗 率， ω为实虚步长比值， Δτ为任意节点处于湿边界状态的持续时间， 为 第n+1个时间离散节点中空间离散节点i在第p 次收敛时的系数， 为第n+1个时间离 散节点中空间离散节点i在第p次收敛时的系数， 为第n+1个时间离散节点 中空间离 散节点i在第p次收敛时的流量， 为第n个时间离散节点中空间离散节点i在第p次收敛 时的单位长度入渗率， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点i在第p+1次收 敛时的流量， g为重力加速度， 为第n+1个时间离散节点中空间离散节点i在第p 次收敛时的水力半径项， 为第n个时间离散节点 中空间离散节点i在第p次收敛时的流 量， Δt为时间步长， 为第n+1个 时间离散节点中空间离散节点i在第p次收敛时的水 位， Δxi为第i空间离散节点处的空间步长， 为第n+1个时间离散节点中空间 离散节点i在第p次收敛时的系数， 为第n个时间离散节点中空间离散节点i在第p次收 敛时的流 量； 边界条件为： h＝HIq＝0(t＝0) qn＝Qkn(tkn<t<t(k+1)n) qη＝Qk η(tk η<t<t(k+1)η) 其中， h为目标节点在目标时刻的水深， HI为最小水深约束， q为目标节点在目标时刻的权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115456422 A 3