本发明涉及灌区雨洪调蓄，具体为一种灌区雨洪调蓄方法及系统。
背景技术：
1、灌区雨洪调蓄是指通过灌区内的调蓄的水利工程设施来接纳和储存降雨引起的暴雨洪水，以平衡灌溉用水和雨水引起的径流，保障农田灌溉和减少洪水对农田的冲击。灌区雨洪调蓄可以有效利用降雨水资源，将降雨水储存起来，作为灌溉水源供给农田，这样不仅节约了地方水资源，还能够确保农田在旱季或水资源短缺时仍然能够得到充足的灌溉水。
2、现有的灌区雨洪调蓄技术中，调蓄技术涵盖了多种工程和管理措施，包括修建调蓄池、拦洪坝、蓄洪区、渗透井等设施，但是，相应的调蓄方法过度依赖于对历史种植数据的分析和模型构建，且调蓄的方法往往面对灌区以及存在的调蓄设施，尽管这些技术在一定程度上提高了对雨洪调蓄的准确性，但是过多的模型对非专业人员的使用者过于晦涩难懂，因此在不利于灌区雨洪调蓄技术的推广，同时也忽略了后续根据灌区的土壤灌溉需求进行空间分配调蓄方法。
3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种灌区雨洪调蓄方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种灌区雨洪调蓄方法，具体步骤包括：
4、步骤1：获取待调蓄灌区历史数据中的降雨次数、降雨开始时间、降雨持续时间和降雨量数据，形成降雨时序数据，对降雨量的时间分布进行统计，计算待调蓄灌区的年总降雨稳定值以及月均降雨量；
5、步骤2：获取待调蓄灌区历史数据中的灌溉次数、灌溉时间和灌溉水量数据，形成时序数据，对灌溉量的时间分布进行统计，计算年总灌溉用水量与月均灌溉用水量；
6、步骤3：获取待调蓄灌区的土壤特征数据与灌区农作物的最大耐淹水深，根据土壤特征数据与土壤当前的湿度值，计算土壤对雨水的容纳值与雨水下渗速度，并根据灌区农作物的最大耐淹水深，然后计算土壤对雨水的土壤综合容纳指标；
7、步骤4：根据年总降雨稳定值与年总灌溉用水量，计算灌区的水资源供需值，根据月均降雨量与月均灌溉用水量，计算月均降雨量与月均灌溉用水量之间的水量分布重叠率，根据历史单次的降雨量、单次降雨持续时间与土壤综合容纳指标，计算单次降雨溢出值；
8、步骤5：根据水资源供需值、年总降雨稳定值、单次降雨溢出值和水量分布重叠率，计算综合调蓄指标，根据综合调蓄指标对灌区的水资源进行分析，采取对应的调蓄方法，并确定每种调蓄方法的调节的水量标准与对应的水利工程；
9、步骤6：建立空间坐标系，通过检测土壤水分含量，建立土壤含水量的空间分布的特征函数，通过聚类归纳，将含水量一致的区域进行划分，根据区域含水量、待调蓄灌区农作物生长正常湿度值与根系生长深度判断用水需求量，并进行调度。
10、进一步地，所述计算待调蓄灌区的年总降雨稳定值以及月均降雨量的具体方法为；
11、所述年总降雨稳定值的计算公式为；
12、其中，为年总降雨稳定值， 为第年第次降雨的雨量，为采集数据的年数，为一年中降雨的次数，均为正整数， 为降雨量最小的一年，降雨量最大的一年，均为正整数；
13、所述月均降雨量的计算公式为；
14、其中，为第个月的月均降雨量，为第年第个月第次的降雨量，为一个月中降雨的次数，均为正整数，取值为。
15、进一步地，所述计算年总灌溉用水量与月均灌溉用水量的具体方法为；
16、所述年总灌溉用水量的计算公式为；
17、其中，为年总灌溉用水量，为第为第年第次灌溉水量，为正整数，为一年中灌溉的次数，为采集数据的年数，均为正整数；
18、所述月均灌溉用水量的计算公式为；
19、其中，为第个月的月均灌溉量，为第年第个月第次的灌溉水量，为一个月中灌溉的次数，均为正整数，取值为。
20、进一步地，计算土壤对雨水的土壤综合容纳指标的具体步骤为；
21、所述土壤特性数据包括待调蓄灌区的面积、地下水深度、土壤间隙容纳系数和土壤渗透系数；
22、所述土壤对雨水的容纳值的计算方法为；
23、其中，为待调蓄灌区的土壤对雨水的容纳值，为待调蓄灌区的干燥土壤重量，为待调蓄灌区的土壤容纳满水的重量，为待调蓄灌区的土壤当前湿度值，为待调蓄灌区的面积， 为待调蓄灌区的地下水深度，为待调蓄灌区的土壤间隙容纳系数；
24、所述下渗速度根据达西定律计算；
25、其中，为雨水的渗透速度，为待调蓄灌区的土壤渗透系数，为雨水渗透起始位置，为雨水渗透终点位置，为渗透路径长度；
26、所述土壤综合容纳指标的计算公式为；
27、其中，为土壤综合吸纳指标，为待调蓄灌区的农作物的最大耐淹水深，为单位转换常数 ，单次降雨持续时间。
28、进一步地，所述计算单次降雨溢出值的计算步骤为；
29、所述水资源供需值的计算公式为；
30、其中，为水资源供需值，为年总降雨稳定值，为年总灌溉用水量；
31、所述水量分布重叠率的计算公式为；
32、其中，为水量分布重叠率，为年总降雨稳定值，为年总灌溉用水量，为第个月的月均灌溉量，为第个月的月均降雨量，为采集数据的年数，为正整数；
33、所述计算单次降雨溢出值的公式为；
34、其中，为单次降雨溢出值，为单次降雨量，为土壤综合吸纳指标，单次降雨持续时间。
35、进一步地，根据综合调蓄指标对灌区的水资源进行分析，采取对应的调蓄方法，并确定每种调蓄方法的调节的水量标准与对应的水利工程的具体步骤为；
36、所述计算综合调蓄指标的公式为；
37、其中，为综合调蓄指标，为年总降雨稳定值的占比权重，为单次降雨溢出值的占比权重；
38、当时，灌区降雨水资源供需适中，对雨洪的调蓄以蓄水调节为主，调节的水量以降雨量与灌溉时间的交错用水量为标准，根据调节水量选择对应的水利工程；
39、当时，灌区降雨水资源相对丰富，对雨洪的调蓄以防治峰值洪水为主，调节的水量以单次降雨溢出值的最大值为标准，根据调节水量选择对应的水利工程；
40、当时，灌区降雨水资源相对较少，对雨洪的调蓄以蓄水灌溉为主，修调节的水量以年总降雨稳定值为标准，根据调节水量选择对应的水利工程；
41、其中，为综合调蓄用水阈值上限，为综合调蓄用水阈值下限；
42、当调节水量时，选择修建泄洪区作为调蓄水利工程；
43、当调节水量时，选择修建拦洪坝作为调蓄水利工程；
44、当调节水量时，选择修建调蓄池作为调蓄水利工程；
45、其中，为水利工程选择标准值，为调节水量。
46、进一步地，所述交错用水量的计算公式为；
47、其中，为交错用水量，为水量分布重叠率，为年总降雨稳定值，为年总灌溉用水量。
48、进一步地，所述通过聚类归纳，将含水量一致的区域进行划分的具体步骤为；
49、建立特征函数；
50、其中，检测的土壤水分含量，为检测点的坐标位置；
51、随机选择个数据节点作为初始质心，表示聚类后类别的个数，为正整数，其中第个初始质心表示为：表示第个作为初始质心的数据节点的土壤含水量， 表示第个作为初始质心的数据节点的坐标位置，为正整数，且;
52、对于每个检测点的特征向量，计算它到每个初始质心的距离，并将其分配到最近的质心所代表的聚类，计算到初始质心的距离所依据的公式为：
53、其中，表示第个初始质心和第个数据节点之间的距离，分别表示第个数据节点对应的监测点的土壤含水量、坐标位置；
54、对于每个聚类，每次聚类完成后，重新计算聚类内所有点的均值，并将这个均值作为新的质心的特征数据，第个质心特征数据的更新公式为；
55、其中，表示分配给第个质心的数据节点的数量，表示分配给个质心的数据节点对应的检测点的含水量、坐标位置，表示更新后的质心的检测点的含水量、坐标位置；
56、依据更新后的质心的特征向量，重新进行聚类，直至所有质心位置的变化小于阈值，则认为聚类稳定，结束聚类。
57、进一步地，所述根据划分后的区域含水量判断用水需求量的方法为；
58、其中，为划分后的区域的用水需求量，为待调蓄灌区农作物生长正常湿度值，为划分后的区域内的土壤当前湿度值，为待调蓄灌区农作物根系生长深度，为待调蓄灌区的土壤间隙容纳系数。
59、本发明另外还提供一种灌区雨洪调蓄系统，所述调蓄系统用于执行上述的灌区雨洪调蓄方法，包括：
60、数据收集模块，所述数据收集模块用于收集降雨次数、降雨开始时间、降雨持续时间、降雨量、灌溉次数、灌溉时间、灌溉水量数据、土壤特征数据、灌区农作物的最大耐淹水深、农作物生长正常湿度值与根系生长深度数据，并将收集的数据发送至数据分析模块；
61、数据分析模块，所述数据分析模块用于接收数据收集模块发送的数据，将接收的数据先进行存储，然后对存储的数据进行分析，计算水资源供需值、年总降雨稳定值、单次降雨溢出值和水量分布重叠率，并进一步计算出综合调蓄指标；
62、调蓄决策模块，所述调蓄决策模块根据综合调蓄指标对灌区的水资源进行分析，对调蓄方法进行决策，并根据决策的调蓄方法中需要调节的水量标准选取对应的水利工程；
63、调蓄执行模块，所述调蓄执行模块根据调蓄决策模块决策的结果进行修建对应的水利工程；
64、运维模块，所述运维模块根据获取待调蓄灌区实时的土壤水分含量，对灌区进行区域划分，并根据不同的土壤水分含量、待调蓄灌区农作物生长正常湿度值与根系生长深度判断用水需求量，根据不同区域的用水需求量，对修建好的水利工程进行水量调度。
65、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过获取待调蓄灌区历史数据中的降雨与灌溉相关数据，计算年总降雨稳定值、月均降雨量、年总灌溉用水量与月均灌溉用水量，然后计算灌区的水资源供需值与水量分布重叠率，并通过待调蓄灌区的土壤特征数据、灌区农作物的最大耐淹水深、土壤当前的湿度值，计算土壤对雨水的土壤综合容纳指标，根据历史单次的降雨量、单次降雨持续时间与土壤综合容纳指标，计算单次降雨溢出值，根据以上数据计算综合调蓄指标，根据综合调蓄指标确定调蓄方法以及对应的水利工程，然后根据土壤含水量的空间分布，按照相同的土壤含水量进行聚类划分区域，并按照计算的调水量进行调度；
66、本发明还通过年总降雨稳定值与年总灌溉用水量之间的关系计算灌区的水资源供需值，对灌区的水资源进行整体判断，通过月均降雨量与月均灌溉用水量之间的水量分布重叠率，对时间分布进行判断，并结合土壤对雨水的土壤综合容纳指标计算综合调蓄指标，根据计算综合调蓄指标确定调蓄方法以及对应的水利工程，通过对降雨进行时间上的调蓄，将雨量进行储存起来，然后通过聚类归纳，将含水量一致的区域进行划分，计算每个划分的区域的灌溉水需求量，并进行调度，该方法通过在时间上将雨水进行储存，将储存的雨水进行空间上的分配，极大地提高了水资源上的利用。
1.一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述计算待调蓄灌区的年总降雨稳定值以及月均降雨量的具体方法为；
3.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述计算年总灌溉用水量与月均灌溉用水量的具体方法为；
4.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：计算土壤对雨水的土壤综合容纳指标的具体步骤为；
5.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述计算单次降雨溢出值的计算步骤为；
6.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：根据综合调蓄指标对灌区的水资源进行分析，采取对应的调蓄方法，并确定每种调蓄方法的调节的水量标准与对应的水利工程的具体步骤为；
7.根据权利要求6所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述交错用水量的计算公式为；
8.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述通过聚类归纳，将含水量一致的区域进行划分的具体步骤为；
9.根据权利要求1所述的一种灌区雨洪调蓄方法，其特征在于：所述根据划分后的区域含水量判断用水需求量的方法为；
10.一种灌区雨洪调蓄系统，其特征在于：所述预警系统用于执行权利要求1-9任一项所述的灌区雨洪调蓄方法，包括；
