[01135101]两水平衡背景下基于降水量分析的防汛泵站辅助决策系统

本项目为上海市水务局科研项目。项目从全面满足国家和本市《水污染防治行动计划》的新要求出发,紧密围绕本市基本消除“劣五类”水体的目标需求,分析研究排水系统雨天出流特征;在此基础上,开展中心城区泵站放江控制研究和连通排水系统联动控制研究,为本市实现消除城市黑臭水体、提升水环境质量的总体目标提供技术支撑。 本项目对以下内容开展研究： （1）暴雨时泵站放江的精细控制研究 通过对降雨资料、排水系统基础资料和泵站运行资料的大数据分析,研究降雨与排水之间关系,建立配套的降雨量vs.放江量数学模型。在数学模型的基础上,开发“两水平衡背景下基于降水量分析的防汛泵站辅助决策系统”,通过分析、比较暴雨时泵站理论放江量和实际放江量,辅助暴雨时泵站放江的精细控制。 （2）连通排水系统的联动控制研究 在综合分析历年降雨数据、泵站运行资料和管线实测数据的基础上,利用Infoworks ICM软件构建大真光地区雨水系统的水力模型,推断真江西、真江东、真光、及真如雨水系统之间的连通情况,模拟并分析系统联动工况,优化泵站运行控制策略,提出系统联动运行方案。 本项目具有以下特点： （1）提出泵站降雨量-放江量非线性拟合公式,开发了防汛泵站辅助决策系统,建立操作界面,确定输入与输出、变量与非变量,实现全数字化操作,快速模拟得出在既定条件下,某降雨过程中的泵站排水量; （2）通过分析、比较降雨时泵站理论放江量和实际放江量,辅助暴雨时泵站放江的精细控制; （3）采用InfoWorks ICM（v8.0）模型软件,建立了大真光排水系统的数学模型,利用实测数据对模型进行了率定和验证。 本项目采用以下关键技术： （1）基于传统的恒定流推理公式法,通过分析降雨过程及泵站放江量的数据特征,提出了计算泵站放江量的非线性拟合公式; （2）利用完整运行记录,通过新型智能化算法--烟花算法对公式参数进行了拟合,并将其应用到13个典型泵站的放江量预测中。从各泵站的拟合结果中可看到,公式的预测结果与实际放江量之间的整体趋势较为一致,具有较好的代表性; （3）非线性拟合公式法计算简单、使用方便,不需要进行大量的模型计算,不仅解决了本项目中的放江量预测问题,在其他实际工程中也有良好的应用前景。 本项目研究成果及应用： 研究基于“两水平衡”的要求,通过历史数据分析排水系统典型泵站雨天出流特征、提出泵站放江量的非线性拟合公式、开发两水平衡背景下基于降水量分析的防汛泵站辅助决策系统,辅助暴雨时泵站放江的精细控制管理。同时,构建大真光地区雨水系统水力模型,推断不同雨水系统之间的相关性、连通性,分析雨水系统联合运行工况,进而提出雨水系统联合运行方案。 “两水平衡背景下基于降水量分析的辅助决策系统”已归并入上海市城市排水有限公司运行管理平台,可供公司调度中心实时查询。在2019年汛期的历次降雨及雨后分析中,公司调度人员依据辅助决策系统提供数据,对试点泵站实际放江工艺进行分析和评估;经评估,在中小雨情况下,实际放江水量与理论计算水量基本接近。公司依据评估结果,进一步优化非汛期放江工作,增进排水泵站运行管理精细化程度。