梯级水库群联合优化调度函数研究

构建了制定梯级水库群联合优化调度函数的"优化-拟合-再优化-随机仿真"框架:首先建立梯级水库群优化调度模型,通过确定性动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行多元线性回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划方法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以清江梯级水库群长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明:对于1951-2005年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度方案年均增加发电量2.03亿kW·h,增幅达2.79%;对于两种随机模拟方法生成的水文径流系列,年均发电量分别提高了1.74%和2.36%,经济效益显著。     

水库群系统优化调度新进展

从确定库群目标函数和相应的约束条件，以及选取求解模型的最优化方法方面系统地阐述了近年来国内外水库群优化调度研究的进展。指出多种优化理论的耦合，基于巨型计算机、并行分布式计算技术以及网格技术的优化方法，基于规则的优化调度方法研究以及空间数据的决策支持系统研究，这是今后水库群优化调度研究的发展方向。     

水库多目标供水调度规则研究

已有的水库供水调度规则研究偏重于单一目标供水,对于有着不同优先级和保证率的多个供水目标的研究不足.设计了一种水库多目标供水的调度规则,该规则能分别处理不同的供水目标,保证各项用水不发生深度破坏,在此基础上寻求累积缺水最小的调度目标.一种混合模拟和遗传算法的模型被用来对该规则的参数进行优化,在搜索规则最优参数组合的过程中遗传算法显示出很好的优化性能.实例研究检验了提出的供水调度规则的合理性.     

永定河流域多水源配置与水库群优化调度

针对流域水资源系统中以“面”为主的多水源配置和以“线-点”为主的水库群调度耦合问题,提出多水源配置与水库群优化调度相耦合的二层结构方法。以永定河流域为研究实例,提出包括供水规则、引水规则、多水源供水策略以及共同供水任务分配策略的多水源配置与调度规则,以此建立多水源配置与水库群优化调度模型,分析多水源供水和不同需水情景下的调度方案,以及最优方案下的供水效益。结果表明：永定河流域考虑本地水、引黄水、南水北调水和再生水的多水源供水与节水相结合的情景方案为最优方案,生活用水保证率均大于99%,工业用水保证率均大于97%,灌溉分区供水保证率为76.7%～90.2%(除桑干河上游外),三家店断面生态供水保证率为96.3%;通过多水源供水和节水策略,可以极大地改善用水户的供水效益和保障三家店断面生态水量需求。本文方法可为流域多水源配置与水库群优化调度研究提供借鉴。     

大规模跨流域水库群供水优化调度规则

针对大规模跨流域供水水库群联合调度中调水、引水、供水三者之间的复杂性、动态性和不确定性的特点,在二层规划模型的基础上,应用博弈论原理,建立跨流域水库群供水调度规则的三层规划模型,提出调水规则、引水规则和供水规则相结合的跨流域水库群优化调度规则,从深层次揭示跨流域供水水库群之间的主从递阶层次的独立性及相互关联性;并应用基于免疫进化的粒子群算法对模型进行分层优化求解。以滦河下游跨流域水库群为对象进行研究,计算结果表明:① 减少了水量损失,提高了水资源的利用率;② 提高了供水区唐山、天津的供水保证率,降低了缺水破坏深度。     

黄河流域水量分配方案优化及综合调度的关键科学问题

变化环境下缺水流域水资源演变与科学调控是国际上关注和研究的热点问题,也是中国水资源安全保障面临的重大难题。针对剧烈环境变化下黄河流域水资源显著减少、供需矛盾日益尖锐的问题,以提升流域水资源安全的调控能力为目标,识别了流域水资源供需演变认知—适应性评价—高效输沙—分水方案优化—协同调度的5大关键科学问题,从水资源供需演变机制分析、流域水量分配方案适应性综合评价、河库联动高效输沙水动力条件塑造技术、流域水资源动态均衡配置理论、复杂梯级水库群水-沙-电-生态多维协同调度等方面,提出了"黄河流域水量分配方案优化及综合调度"研究的总体架构和理论方法,构建了黄河流域水资源优化配置与协同调度技术体系,为提升缺水流域水资源管理能力与调度水平提供方法借鉴。     

一种基于DS理论的水库适应性调度规则

针对适应性管理研究领域中GCMs集合子情景的权重取值尚不统一问题,通过DS理论综合考虑了3种权重分配方式:等权重、考虑年径流统计特征参数值变化的权重和基于相对月径流变幅的权重。基于得到的综合权重,进一步提出了一种基于DS理论的水库适应性调度规则,以规避气候变化对水库调度造成的不利影响。该调度规则,以多情景多年的加权平均发电量最大化为水库优化调度的目标函数,采用模拟优化法提取规则参数。以锦西水库的研究案例可知:在不确定的气候变化环境下,与基于历史径流的调度规则和基于等权重分配的适应性调度规则相比,基于DS理论的水库适应性调度规则不仅能够获取更多的发电效益（多发电量:0.76亿kWh、0.61亿kWh）与发电可靠性（多增发电保证率:0.5%~11.17%、3.50%~9.34%）,还具有更高的水库决策稳健性。因此,基于DS理论的水库适应性调度规则是有助于水库管理者应对气候变化。     

水库群联合优化调度研究进展与展望

系统阐述了线性规划、非线性规划、网络流、大系统、动态规划、启发式算法等主要的水库群联合优化调度方法,对近年来国内外水库群优化调度理论及应用进展进行综述;重点分析了库群联合调度的基本原则、目标函数、优化算法及在防洪调度、兴利调度和多目标调度中的应用;展望了水库群联合优化调度的多目标技术,决策支持系统和效益分配等研究的方向。     

考虑综合利用要求的三峡水库提前蓄水方案

采用三峡水库汛期分期方案,将蓄水时间提前至汛末期,综合考虑上下游防洪、发电、通航和蓄满率等要求,建立了多目标蓄水调度模型,构建了"优化-模拟-检验"的算法流程,采用遗传算法进行求解。结果表明,最优方案在满足上下游防洪安全要求的前提下,蓄水期可增发电量17%,减少弃水44%,蓄满率和通航保证率显著提高。通过对汛末期防洪库容进行科学划分和对蓄水调度图进行优化,既确保防洪安全又最大限度挖掘兴利效益,为研究水库汛末蓄水调度问题提供了一种新的思路和方法。     

基于投影寻踪和粒子群优化算法的洪水分类研究

洪水分类实际上是洪水强度大小辨别的优化问题。洪水分类不仅影响着水库的实时调度，而且也影响着洪水灾害危险评估。对利用降水预报进行洪水资源利用的水库来说，洪水分类对水库实时调度规则的建立有着重要的作用。因此，洪水分类是一个重要的理论和实践问题。本文以长江三峡水库代表性水文站——宜昌站为研究对象．基于投影寻踪方法建立了洪水分类的优化模型，并利用粒子群优化算法对所建模型进行求解。结果表明了投影寻踪方法和粒子群优化算法在洪水分类研究中的有效性和合理性．     

基于库容分区运用的水库群生态调度模型

在不影响防洪、供水等现有利益格局的前提下,通过改善水库调度方式、发挥库群联合调控作用,提高生态供水保证率,是当前中国北方缺水地区流域水资源管理中的重大科学问题。把河流生态系统作为一个独立用水户,制订多用户分区运用水库群调度模拟规则,同时考虑调度方案对生态与发电的影响,建立水资源系统仿真模型,结合保证各用户供水保证率最大且尽可能均衡的目标函数,构建基于库容分区运用的水库群生态调度模型。将模型应用于海河流域滦河水系,提出了现状供水条件下潘家口、大黑汀和桃林口三大水库联合调度方案,绘制了水库群分区运用调度图,评价了调度方案对水力发电和下游生态系统的影响。结果表明,所提出的模型有效,水库群生态调度方案较之现行调度,可在不降低兴利和防洪效益的前提下,将河流生态系统供水保证率由46.9%提高到93.8%,生态水文改变度指标改善明显。     

水库群防洪联合调度研究综述及展望

在介绍了水库群防洪联合调度研究意义的基础上,从常规方法和系统分析方法两个方面综述了国内外的研究进展,并对今后的水库群防洪联合调度研究进行了展望。     

水库群优化调度函数的人工神经网络方法研究

提出了研究水库群优化调度函数的人工神经网络方法,并探讨了神经网络的训练参数、训练方法和训练样本的改变对网络训练和应用效果的影响。实例研究表明,模型及其算法是可行的、有效的。     

有限供水条件下水库和田间配水整合优化调度

针对多水源多作物灌区,研究有限供水条件下灌区优化配水问题。模型中既考虑水库优化调度,又考虑田间优化配水。模型思路:根据灌区水土资源分布状况,将全灌区划分为多个子区,每个子区种植有若干种作物。如果把每个子区每种作物所在的田块看作一个土壤水库,则可采用水库群调度的方法研究这类灌区优化配水问题,文中采用的是优化控制方法。为了证明模型的正确性,同时建立了3个模型。模型1:既不考虑水库优化调度又不考虑田间优化配水;模型2:只考虑水库优化调度;模型3:只考虑田间优化配水。实例计算表明,整合调度模型能产生较多的效益(特别在干旱年份),优化控制方法计算性能良好。     

蚁群算法在水库优化调度中的应用

提出了一种新的随机启发式搜索算法——蚁群算法。算法利用蚂蚁群体相互协作机制寻找水库优化问题的最优解。算法中引入状态转移规则、信息素更新规则和领域搜索以获取最优解,所有蚂蚁个体完成单次寻优后,按照信息素更新规则更新信息素。该过程不断迭代,直到满足迭代终止条件。文中实例计算表明,相对于动态规划,该算法计算速度快、收敛性好,提高了计算效率,较好的解决了传统的动态规划方法求解水库(群)优化调度问题存在"维数灾"问题。     

综合利用小水库群简易优化调度

提出一种以弃水量最小为目标函数的水库群简易优化调度方法──动态空库系数法。任一时刻某水库的空库系数反映该水库在该时刻的蓄水能力和供水能力。本法用时段初各水库空库系数的大小决定水库群的蓄放水次序,在满足约束条件下,时段末保持各水库的空库系数相等,由此尽可能地拦蓄径流,使弃水量最小。     

澜沧江-湄公河流域水库联合调度防洪作用

澜沧江-湄公河流域汛期洪灾频发,气候变化极有可能进一步加剧该区域洪水的量级和发生频率,需要上下游合作共同应对。建立了澜沧江-湄公河全流域分布式水文及水库调度模型,模拟1991-2005年全流域13条支流和5个干流防洪控制断面的逐日天然流量过程,在此基础上模拟全流域已建、在建和规划水库的联合调度过程,分析防洪作用。结果表明:①全流域水库联合调度对湄公河5个主要断面均有显著的防洪作用,在完全按照防洪目标对水库进行调度的情况下可将200年一遇洪水减至20~50年一遇。②湄公河左岸支流的防洪能力远高于右岸,具有较高防洪能力的支流有澜沧江、南乌河、南俄河、南屯河、濛河、色公河和桑河。③对不同断面起主要防洪作用的支流不同:在琅勃拉邦上游,澜沧江、南乌河起主要作用;在那空帕农断面,南俄河与南屯河加总的防洪作用与澜沧江基本相等;在巴色下游,濛河和色公河的作用均超过澜沧江。澜湄合作机制为上下游防洪合作提供了重要契机,研究成果可为流域国协商建立联合防洪调度机制提供参考。     

福建省洪水预警报及闽江水库群联合调度系统

介绍了福建省洪水预警报系统通信、计算机网络、信息传输等关键技术和建设情况，以及闽江流域水库群调度软件系统的关键技术和功能。