摘要：专业模型平台是数字孪生水利的核心建设内容之一。目前水利行业较多关注于专业模型理论与算法建设,模型组织管理与业务编辑运用能力较弱,不能支撑专业数据信息-模型运算-业务分析的数字孪生模拟流程全过程管理。因此,研究支撑数字孪生系统的水利专业模型平台具有重要意义。依据目标导向-框架设计思路,提出了专业模型平台的架构与功能,通过边界组织层、通用模型层、模型管理层、模型组装层、业务编排层的协同运行,实现水利计算业务的动态可视建模、孪生模拟分析。该模型平台有效支撑了三峡智慧流域运行管理工作平台的综合调度管理系统建设和运行,可为数字孪生模型平台的建设提供技术支撑与推广参考。

摘要：风光水互补系统联合运行是解决风电、光电等间歇性能源消纳的有效方法之一,但互补系统的发电效益与稳定性存在矛盾关系,如何分析系统的出力互补特性并解析效益-稳定性关系是本研究解决的关键科学问题。本研究在雅砻江流域风光水互补示范基地上开展研究工作,采用互补系统总发电量最大、出力过程变异系数最小为目标构建效益-稳定性多目标优化调度模型,采用径流、风速和太阳辐射强度等作为输入,分析调度方案出力互补特性与目标关系。研究结果表明:效益-稳定性目标之间的关系为总发电量越大,变异系数越大,出力过程平稳性越差;互补系统在日内时间尺度上的互补关系为从夜间到日间再到夜间,光电出力从零逐渐增大再变为零,风电出力从大变小再变大,存在日内互补关系,水电能源依靠调节能力可有效互补平抑风电和光电出力。

摘要：当前已建的水工程调度系统大多都依托所面向的流域进行开发,而对于不同类型流域缺乏兼容性良好的一致性设计。为此,研究了一种采用图数据库的水工程调度系统拓扑设计方法来对各种类型流域进行一致性描述。该方法通过CQL语言定义了以“节点-属性-边”为核心的拓扑描述,并和基础树结构拓扑定义方法进行了对比,阐述了其特点和优势;在该拓扑设计方法的前提下,进一步设计了拓扑驱动引擎,通过数据处理、任务调度、并行计算等主要核心技术要点进行了实践;以此研究为基础,形成了一套可适应各种类型流域拓扑形式的水利专业决策平台,为水工程调度系统的建设提供了新的模式;最后针对不同流域水系水工程调度的不同特点,在长江流域、沂沭泗流域进行了系统应用验证。验证结果表明,该方法可以提高水工程调度系统在不同流域中的适应性,进一步支撑数字孪生流域的建设。

摘要：风光水互补系统实时调度受风速、太阳辐射强度、径流和电力负荷等时间序列变量的不确定性影响,如何准确预报这些变量并量化预报的不确定性是风光水互补系统面临的关键难题。为此,本研究提出一种基于深度学习模型的时间序列变量概率预报框架。首先,从时间序列数据中挖掘特征输入并采用相关系数对生成的特征进行初选;其次,基于深度学习模型和高斯过程回归构建时间序列变量概率预报模型,同时分别通过0-1规划思想和贝叶斯优化算法实现特征组合优化和超参数优选;进而,从确定性预报、概率预报和可靠性3个方面对预报模型进行全面评价;最后,以雅砻江流域风光水互补先期试点示范基地作为研究对象,分别在径流、风速、光伏和负荷4个数据集上与目前7个不同的时间序列变量预报模型进行全面对比,验证本研究提出预报框架的精度和概率综合性能。

摘要：引调水工程往往线路长,节点多,监测数据量大,控制要求复杂,人工分析判读难度大。针对上述问题,构建长距离引调水工程输水调度状态分析及预警系统,结合监测数据、调度规程、水利专业模型,提出输水调度运行状态自动判读方法。介绍了系统设计总体框架、技术路线及系统功能,并以南水北调中线工程为例进行了应用研究。结果表明:该系统实现了中线工程输水运行状态自动判读,能进行不同工况下的输水调度运行过程模拟,可为调度人员进行状态分析判读提供重要支撑。

摘要：针对深埋长大隧洞工程全生命期数字孪生建设研究较少的现状,以引江补汉工程为例,构建信息化基础设施、数字孪生平台、业务应用,以及网络安全、保障体系“三横两纵”的全生命期数字孪生引江补汉工程总体架构,探讨多源异构数据融合治理、BIM模型动态更新与场景加载、多场景多目标嵌套模拟仿真等技术难点与解决思路,设计以提升不良地质风险识别与管控、隧洞动态支护、施工仿真与资源配置优化、工程安全分析预警“四预”能力为核心的工程全生命期孪生应用场景与功能,指导后续项目实施,并为类似工程提供借鉴。

摘要：水库防洪调度对于确保水库及防洪对象安全、水资源合理利用具有重要作用。降雨量集中、洪水预见期短等因素给水库防洪调度带来巨大挑战。水库纳雨能力分析是提高水库防洪能力的一项重要非工程措施。引入气象预报降雨数据以延长水情预报的预见期,结合水库防洪调度,提出了一种基于预报调度一体化计算的水库纳雨能力动态分析方法,并以滦河流域潘家口水库为例进行了应用研究。结果表明:水库纳雨能力分析有效延长了洪水预见期,为水库防洪调度争取更多的响应时间,可用于防洪形势分析及防洪调度预警,有效提升水库防洪度汛能力,具有较高的实用价值。