基于图论的韩江流域水库群生态调度

采用水文学方法计算了韩江流域干支流重要控制断面的生态流量目标;基于图论原理,根据流域内干支流水系特征、重要水利工程和控制断面分布情况构建了韩江流域河网图模型;考虑河段区间来水、河道外取水、引调水等边界条件以及流域水库群水量调蓄作用,开展了河网水量平衡计算,确定了河网节点流量。通过计算水库坝址所在断面的天然生态基流,提出了耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则;借鉴大系统聚合-分解思想,提出了韩江流域河网图模型迭代优化求解思路;通过选取不同典型年来水过程,评估了常规调度情况下控制断面生态流量保障程度,并在此基础上进行优化调度,分析流域水库群生态调度保障潜力。结果显示,耦合最小生态下泄流量要求的水库常规调度规则能够让水库在独立运行的情况下,基本保障不同来水条件下的控制断面生态流量需求;韩江流域水库群可通过开展联合优化调度满足控制断面生态流量需求;基于图论方法开展流域水库群生态调度具有可行性和实用性。     

面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度研究

以赣江流域内已建成的大型控制性水库为研究对象,将赣江流域上游至下游用水区概化成7个主要用水区域,综合考虑各水库的运用目标、流域主要用水区域水量需求以及河道内生态流量的要求,以水库群总发电量最大、用水区域总缺水量最小和外洲控制站调度后流量与天然流量偏差最小为目标,建立面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度模型,采用多目标粒子群算法进行求解,得到不同来水频率下发电、供水和生态3个目标的非劣解集,并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析。最后分析了各典型方案相应的水库水位过程和区域缺水情况。结果表明:各来水频率下,发电、供水、生态3个目标之间竞争程度有强有弱,其中发电目标与生态目标之间、供水目标与生态目标之间存在较强的竞争性,发电目标与供水目标之间则相对较弱。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。     

乌江梯级水库联合优化调度方案研究

为寻求适合乌江梯级水库群最大发电效益的联合调度方式,对常用的梯级水库联合调度方式、模型建立进行了综合分析,提出以梯级蓄能调度图为指导,辅以水库蓄供水控制线为约束的联合调度方式,并给出了绘制梯级蓄能调度图的方法和步骤。实例分析结果表明,该方法不仅能合理控制水库蓄放水次序和蓄放水量,且调度条件简单,运行灵活,可有效增加梯级总发电效益,具有较好的实际应用前景。     

基于人工遗传算法的阿尔塔什水库优化调度研究

为制定阿尔塔什水库调度方案,以灌溉缺水量最小为目标建立了兼顾流域灌溉、生态、发电、防洪等多目标的优化调度模型,并采用GA算法求解模型。结果表明：调度结果不满意,灌溉保证率未满足设计要求,水库发电量远低于设计21.86亿kW·h的目标;下泄塔河生态水量满足下泄9.71亿m³目标,但保证率过低,缺水年份破坏深度过大;制定了阿尔塔什水库的水库调度图。研究成果对充分发挥阿尔塔什综合利用功能、保障流域各项综合利用要求具有重要指导作用。     

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）对模型优化求解。结果表明:（1）与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;（2）构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;（3）实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×106 m3和 24.55×106 m3,缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。     

应对干旱的黄河梯级水库群调度规律研究

梯级水库群联合调度是黄河流域应对干旱的有效手段。统筹防洪、防凌、生态、供水(灌溉)、发电等综合要求,建立黄河大型水库群联合调度模型;结合黄河流域旱情需水特点,考虑断面流量控制、省区用水控制等约束,开展长系列调度模拟,提出汛期和用水高峰期黄河上下游不同水库的调度规律,为决策部门有序应对流域干旱提供技术支撑。     

江苏盱眙县混联水库群防洪优化调度研究

随着我国河流防洪系统的不断完善,水库群联合防洪的作用逐渐显现,且计算机科学技术的飞速发展,使水库优化调度方案越发丰富。针对混联水库群的结构特征,考虑水库群的防洪能力、下游河道的安全泄量及河道洪水演进规律,建立了以最大削峰为目标的混联水库联合调度模型,并通过改进粒子群算法求解。以江苏淮安市盱眙县桂五水库—山洪水库—龙王山水库防洪调度系统为例,将20年一遇设计洪水和50年一遇设计洪水作为输入条件,计算结果显示,经优化调度后龙王山水库最大下泄流量较规程调度分别削减了10.4%、13.5%,且优化调度在一定程度上减小了水库最大占用库容,更有利于下游防洪对象的安全、水库自身的安全运行。     

额尔齐斯河水库群多尺度耦合的生态调度研究

针对我国额尔齐斯河流域生态问题,给出了水库群生态调度的定义。以保障河流健康、河谷生态系统安全为目标,构建了宏观、中观、微观相互嵌套多尺度耦合的水库群生态调度体系;结合生态调度的原则和依据,建立了水库群多尺度耦合的生态调度多目标模型,以及水库群中长期、短期和实时生态调度模型;提出了多时间尺度耦合的水库生态调度技术、多目标非线性水库调度模型求解技术和生态系统漓漫灌溉技术;定义了漓漫灌溉,构建了生态漓漫灌溉系统。应用上述体系、模型和方法,计算结果表明,中长期调度方案能满足额尔齐斯河流域水资源综合利用各部门的供水量及保证率要求,尤其是满足河谷林草生态供水的破坏深度要求和最大连续缺水年数的限制;水库群实时生态调度模型的计算结果表明:模型计算的河谷林草、湿地的水库人工生态洪水过程与实测值比较接近,相对误差为0.04%,说明模型结果合理。实时监测了河谷林草的漓漫灌溉效果,包括范围、面积、水深等,监测结果表明:水库人工生态洪水过程基本满足河谷林草漓漫灌溉面积、水深等生态需水要求。研究成果对额尔齐斯河维持河流健康、保障生态安全、解决国际河流的水资源综合利用问题、发展水库群生态调度的理论和方法,具有重要的理论意义与应用价值,可供我国北方河流生态调度借鉴。     

基于PSO的水库调度图优化研究

针对常规调度方法中需要人工修正以及智能算法中容易陷入局部最优等问题,在满足生态用水需求和发电保证率的前提下,建立了以发电量最大为目标的水库调度图优化模型,并采用改进后的粒子群算法对模型进行求解。以北方某水库为例展开研究,计算结果表明,在2种方法得到的保证出力和发电保证率相同的情况下,与常规调度图相比,水库优化调度图年均发电量可提高约1.46%,经济效益显著,同时水量利用率可提高0.9%,更利于充分利用水能资源。     

大连市水量调度优化配置方案研究

文章对大连市生态流量进行分析计算,提出在不同保证率下生态缺水量,并设定生态流量调度技术方案,依据调度启动条件与调度权限及调度保障机制,提出不同保证率下的生态流量调度优化配置方案。结果表明:本方案为改善下游生态环境、提高流域水资源利用效率、水污染整治提供依据和技术支撑,并能最大限度的发挥水库群工程的效益,对指导水库运行调度提供参考。     

黄河中下游水资源多目标利益对古贤水库运行的响应

为量化未来古贤水库参与黄河中下游梯级水库群联合运行对供水、发电、调水调沙、生态多目标关键利益及非关键利益的影响,设置2030水平年有古贤水库及无古贤水库两种情景,基于梯级水库群多目标协同优化调度理论构建黄河中下游梯级水库群多目标协同优化调度模型,通过求解模型分析了径流减少及未来综合需水增加的背景下,黄河中下游多目标利益对古贤水库参与联合运行的响应关系。结果表明:与无古贤水库情景相比,有古贤水库情景下水库群调度系统总协同度略微增加,供水与发电子系统有序度有所增加,农业关键期、非关键期多年平均缺水量减少,水库群多年平均发电量增加；除调沙频率略微下降外,有古贤水库情景下输沙、生态目标关键利益及非关键利益均有所提升。     

响洪甸混合式抽水蓄能工程的运行方式和综合效益

响洪甸水库位于安徽省大别山区的西淠河上，与佛子岭水库，磨子潭水库和拟建的白莲崖水库构成一混联水库群，共同承担灌溉及下游城市供水任务。响洪甸水电站原装设４万ｋＷ常规机组，后扩建８万ｋＷ抽水蓄能机组，构成装机容量１２万ｋＷ的混合式抽水蓄能电站。响洪甸混合工蓄能电站不仅具有调峰，填谷，发电备用等作用和效益，还可增加灌溉供水和泄洪流量，改善水流加调度方式，有利于水库群增加发电和灌溉供水等综合效益。     

维持河流健康运行的库群联合调度应用研究

从生态、社会、经济方面分析维持河流健康运行的条件,建立库群联合调度模型,采用增量动态规划(IDP)对优化调度模型求解,并应用于3座水库联合调度。应用研究结果表明:水库群联合优化调度可实现多目标最优,通过水量调度、发电调度和生态调度耦合,尤其在供水期末的增大流量,有利于鱼类产卵、卵苗孵化及生长发育。库群优化调度既能满足梯级水库下游用水的需求、减轻梯级水库运行调度的不利影响,又能最大化的发挥水库的综合利用效益,有利于水资源综合利用,从而维持河流的健康运行。     

基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先,通过构建虚拟聚合水库,编制联合调度图,以做出水库群对各用水户的供水方案;其次,通过优化成员水库供水任务分配因子,并结合供水水库群常规调度规则,实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用改进粒子群算法 （NSPSO） 对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量 （联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子） 进行多目标优化,分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系,检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。     

黄河梯级水库群多过程协同调度模型与方法

黄河水少沙多,河道内外用水矛盾突出,梯级水库群调度下供水、输沙、发电、生态等用水过程之间存在复杂的竞争与协作关系,协同调度是提升综合效益的重要途径。本文采用多尺度嵌套和多过程耦合方法,建立了融合供水、输沙、发电、生态等过程的黄河梯级水库群协同调度模型,研究以综合满意度为引导的优化求解方法,选取代表径流系列,提出多过程协同调度方案。结果表明,通过优化黄河梯级水库群蓄泄秩序和下泄过程,协调多用水过程的关系,能显著提高水库调度的综合效益:通过优化河段取水过程,实现了供水时空均衡,流域缺水率控制在11.6%~18.8%;优化水库拦沙-河道输沙过程,减少水库淤积0.65亿t,增加河道输沙1.16亿t,下游河道年均冲刷0.26亿t;优化梯级水库群发电下泄过程,增加发电量64.25亿kW·h;优化断面流量过程,增加非汛期生态水量4.88亿m³。本研究可为梯级水库多目标调度与流域综合管理提供方向性参考。     

基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型及应用

传统的水库调度以兴利调度和防洪调度为主,常忽视生态环境问题,导致河流生态水文系统的健康状况不断恶化。相对传统的以水电站年发电量最大,发电保证率最高为目标函数,本研究还引入了生态保证率最高的目标函数,构建基于生态流量区间的多目标水库生态调度模型,并采用NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解。利用该模型对天生桥一级水库1956年-2008年的来水过程进行优化调度,结果表明:经济效益最大的调度方案会对天然径流过程产生显著的改变,而兼顾经济效益和生态目标的建议调度方案对水库的经济效益产生影响较少的同时能保证生态系统的稳定性。     

基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先，通过构建虚拟聚合水库，编制联合调度图，以做出水库群对各用水户的供水方案；其次，通过优化成员水库供水任务分配因子，并结合供水水库群常规调度规则，实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用NSPSO算法对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量（联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子）进行多目标优化，分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系，检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。     

梯级水电站调度图优化的混合模拟退火遗传算法

为提高水库群联合调度时的水资源利用率,重新审核水库群系统中原有单库调度图的有效性,本文提出了一种解决库群联合调度多目标、多变量的智能优化新方法—混合模拟退火遗传算法。该方法将遗传算法的全局搜索能力和模拟退火算法的局部搜索能力相结合,提高了计算效率和精度,避免了手工修正调度图的随意性。在以实际生产项目为依托的应用与检验中,在满足各类边界条件及保证率要求的前提下,该方法对梯级水电站水库调度图的优化可行、有效,为优化梯级水库调度图提供了一种新的有效算法。     

淮河流域大型水库群生态调度模型研究

针对淮河流域水资源供需现状及水库调度对流域生态产生的消极干扰,将以"三生用水"为调度优先级和调节雨洪资源适应库区及下游需要作为调度准则,并将该流域内水资源系统进行概化,以单座独立的水库系统所辖虚拟供水片区为计算单元,兼顾流域内库区、下游区及其供水区的生态需水要求,建立了淮河流域大型水库群生态调度模型,并提出了该模型以FS-DDDP算法为基础的动态求解方法,用以实现多生态目标的大型水库群生态调度模式的建立.