水电站水库防洪优化调度的模型与方法

水库防洪调度是一种确保水库及下游安全的控制运行方法，通过建立水电站水库优化调度模型，利用动态规划方法，可以计算单一水库或者梯级水电站群的最优调度方案，从而确保水库工程安全，有效利用防洪库容拦蓄洪水，削减洪峰，减免洪水灾害，充分发挥水库的综合效益。通过建立水库防洪调度的数学模型，利用动态规划方法对单一水电站水库的防洪调度进行了研究。     

水库(群)实时防洪调度进展

本文系统地回顾与总结了国内外实时防洪调度理论和模型研究的进展,着重分析了防洪系统的特性,认为实时防洪调度理论与模型的发展趋势是:①应用大系统理论来有效地克服库群防洪调度中的维数灾;②应用多目标风险决策理论来分析和评判防洪与兴利的矛盾及防洪系统内部的冲突;③利用群决策理论来协调大流域防洪调度中各地区、各子系统之间的矛盾。     

水库调度管理系统的开发与应用分析

水库调度管理系统建设是我国水库发展的必然要求,是保证水库兴利防洪功能发挥的关键。文章针对我国水库调度管理信息化发展背景展开了分析,明确了水库调度管理系统开发应用的必要性与意义,欧阳海水库枢纽工程是湖南省桂阳县境内的一个大(2)型水利水电工程,兼具灌溉、防洪、发电、航运、养殖等功能,调度要求高、任务重,现主要就其调度管理系统开发与应用展开论述,根据实际应用情况显示,水库调度管理效率、运行综合效益显著提升,充分展现了水库调度信息化发展的优势。     

山美水库防洪优化调度研究

本文通过对晋江流域洪水特性进行深入的分析研究,结合山美水库工程现状及晋江下游防洪堤加高加固工程,利用系统的方法综合考虑山美库区、东溪及晋江下游各不同设计频率防护区的防洪问题。提出山美水库对山美—洪濑区间洪水和安溪洪水补偿、错峰的优化调度方案,提高晋江下游防洪堤及泉州市的防洪标准,取消山美水库汛期限制水位,充分发挥山美水库的防洪和兴利作用,并把优化调度方案编成计算机软件,可供生产上直接应用。     

全国水库防洪调度决策支持系统

全国水库防洪调度决策支持系统是以水库防洪调度决策支持分中心为单元，国家防总、流域及省地市防汛指挥部门的决策支持系统为决策中心，所组成的全国重点大中型水库(群)分布式决策支持系统工程。该系统高层决策支持中心主要由信息采集与传输模块、信息服务模块、防洪调度决策会商模块、数据库及管理模块等组成；具有规范化、标准化程度高，自动化程度高，水库洪水资源利用率高，技术理论水平高，实用性强，建设规模大，应用前景广等特点。     

基于风险决策模型的连通水库防洪方案研究

为解决水库库容与来水量不协调的问题,提出修建分洪隧洞连通两水库(连通水库)来分配洪水,提高流域水库群的整体防洪能力,实现洪水资源化利用。以连通水库为研究对象,在对连通水库风险辨识和风险估计的基础上构建考虑防洪、发电和供水的多目标风险决策模型,并运用模糊优选法对模型进行求解,为联合防洪调度方案的优选提供科学的依据。工程实例运用表明,利用连通水库防洪调度多目标风险决策模型可优选出综合效益最佳的防洪调度方案,提高流域的整体防洪能力和水资源配置效率。     

减灾科普

正Q:什么是防洪调度?水库防洪调度手段主要有哪些?A:防洪调度是指运用防洪系统的各项工程及非工程措施,有计划地控制调节洪水的工作。防洪调度的基本任务是力争最有效地发挥防洪系统的作用,尽可能减免洪水灾害。在有综合利用任务的防洪系统中,防洪调度需要考虑发挥最大综合效益的要求。水库的防洪调度工作是利用水库调蓄洪水、削减洪峰、减轻或避免洪水灾害的重要防洪措施。水库防洪基本上可分为滞洪和蓄洪两     

基于差分进化算法的水库防洪优化调度研究

由于影响和制约因素众多,水库防洪优化调度方案的制定是一个非常复杂和有相当难度的课题。本文以最大削峰为目标,基于差分进化(DE)算法建立多约束的水库防洪优化调度模型,给出了水库防洪优化调度问题的DE算法的求解步骤。将该算法应用于潘家口水库防洪优化调度实例问题的求解,求解结果与动态规划和粒子群算法的求解结果进行比较。该算法应用于水库防洪优化调度,可以充分发挥水库的防洪调节能力,确保水库自身以及下游防洪对象的安全,为水库提供合理有效的优化调度方案。     

恰海水电站汛期电力优化调度研究

根据水库优化调度理论,结合工程实际,通过水情测报系统有效的水文预报,从汛期降低汛限水位,重复利用兴利库容的角度出发,对恰海电站电力调度方式进行了分析研究,经过实际应用,优化后的调度模式在增加发电的同时有效地提高了水库的防洪能力.     

关于水库防洪运用的分析

利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰,常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统,统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。通过水库调度可以合理安排蓄泄,保证下游安全及提高水库的防洪兴利效益。     

群库优化调度研究综述

我国是一个水资源紧缺的国家,主要江河都形成了由水库、堤防、分蓄洪区组成的防洪工程系统,水库群的优化调度已经成为我国各大流域防洪研究的重点.目前,这一研究领域主要采用系统分析理论与方法,如:线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化分析、大系统分解协调等方法.同时,大量的新理论新算法极大地丰富了水库群优化调度的理论研究.文中在介绍了水库群优化调度研究意义的基础上,分别从常规方法和系统分析方法两个方面概述了国内外的研究进展,并对水库群优化调度今后的研究进行了展望.     

分水江流域防洪调度探讨

城市社会经济高速发展对所在流域防洪提出更高要求,但流域内防洪系统是一个复杂且目标较多的庞大系统工程,其存在较多无法确定或定量因素.本文以分水江流域为例通过研究流域内水库群的防洪特点、现状防洪能力及典型洪水调度等,通过制定流域防洪联合调度方案,提高流域的防洪能力,从而为保障流域及下游城市的经济发展提供良好的支持.     

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。     

基于WebGIS的水库群调度拓扑设计分析与应用

长江流域水系复杂,防洪范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、多区域分布等特征,水库在流域内的分布各式各样,各种调节能力的水库以串联、并联等多种形式互相连接,具有复杂的空间拓扑关系。为快速清晰地判断防洪对象、水库群以及水系的干支流、上下游拓扑关系,利用基于对象关系数据库的Web GIS网络分析模型,有机结合图形数据和属性数据,以长江流域为例,选取多个水库、断面及防洪对象构建简洁高效的网络拓扑关系,实现复杂水网的可视化和智能化,从而提高水库群联合调度的决策效率和智能效果。     

Optimal Allocation of Flood Control Capacity for Multi-Reservoir Systems Using Multi-Objective Optimization Approach

Operation of multi-reservoir systems during flood periods is of great importance in the field of water resources management. This paper proposes a multi-objective optimization model with new formulation for optimal operation of multi-reservoir systems. In this model, the release rate and the flood control capacity of each reservoir is considered as decision variable and the resulting nonlinear non-convex multi-objective optimization problem is solved with ε-constraint method through the mixed integer linear programming (MILP). Objective functions of the model are minimizing the flood damage at downstream sites and the loss of hydropower generation. The developed model is used to determine optimal operating strategies for Karkheh multi-reservoir system in southwestern Iran. For this purpose, the model is executed in two scenarios based on “two-reservoir” and “six-reservoir” systems and for floods with return periods of 25 and 50 years. The results show that in two-reservoir system, flood damage is at least about 114 million dollars and cannot be mitigated any further no matter how hydropower generation is managed. But, in the case of developing all six reservoirs, optimal strategies of coordinated operation can mitigate and even fully prevent flood damage.     

水库群系统发电调度的合作博弈研究

水资源的竞争性和非排他性导致水库管理者基于个体利益进行发电调度,使得水库在满足个体利益的同时往往忽略了系统的整体效益。为了在保证个体利益的基础上实现系统总效益的最大化,建立了梯级水库群发电调度合作博弈模型;采用改进后的水循环算法对模型进行分层求解。以金沙江两库与三峡梯级构成的梯级水库群为研究对象,选取典型年进行实例计算。计算结果表明：梯级水库群发电调度的合作博弈模型在获得系统最大效益的同时使得个体利益达到Pareto最优状态,实现水库群总效益和单库个体效益的双赢,既优于联合优化调度模型又优于单库优化调度模型。该合作博弈模型及其新解法可为水库群调度决策分析开创一种新思路。     

Evaluating the Impacts of a Large-Scale Multi-Reservoir System on Flooding: Case of the Huai River in China

The extensive constructions of reservoirs change the hydrologic characteristics of the associated watersheds, which increases the complexity of watershed flood control decisions. By evaluating the impacts of the multi-reservoir system on the flood hydrograph, it becomes possible to improve the effectiveness of the flood control decisions. This study compares the non-reservoir flood hydrograph with the actual observed flood hydrograph using the Lutaizi upstream of Huai River in East China as a representative case, where 20 large-scale/large-sized reservoirs have been built. Based on the total impact of the multi-reservoir system, a novel strategy is presented to evaluate the contribution of each reservoir to the total impact. According their contributions, the “highly effective” reservoirs for watershed flood control are identified via hierarchical clustering. Moreover, the degree of impact of the reservoir operation rules on the flood hydrograph are estimated. We find the multi-reservoir system of Huai River has a significant impact on flooding at the Lutaizi section, on average reducing the flood volume and peak discharge by 13.92 × 10⁸ m³ and 18.7% respectively. Under the current operation rules, the volume and peak discharge of flooding at the Lutaizi section are reduced by 13.69 × 10⁸ m³ and 1429 m³/s respectively. Each reservoir has a different impact on the flood hydrograph at the Lutaizi section. In particular, the Meishan, Xianghongdian, Suyahu, Nanwan, Nianyushan and Foziling reservoirs exert a strong influence on the flood hydrograph, and are therefore important for flood control on the Huai River.     

长江上游水库群联合调度对武汉地区的防洪作用

武汉地处长江中游,是长江经济带中部城市群的核心,战略地位非常显著,有必要在新的长江流域防洪体系整体格局下,针对武汉地区防洪问题开展具体研究。为此,首先梳理了武汉地区防洪规划和防洪形势,分析了长江和汉江洪水遭遇情况,探讨了长江干流来水大时和汉江来水大时的汉口站水位情势,明确了城陵矶防洪和对武汉防洪的关联性。在此基础上,探明了武汉地区防洪控制需求,研究了上游水库群配合三峡水库对长江中下游联合防洪调度的方式,开展了对典型年份长江上游水库群联合调度的计算分析,阐述了长江上游水库群联合调度对武汉的防洪作用。研究成果可为编制长江流域水库群联合调度方案提供科学依据和一定的技术支撑。     

Simulation-optimization model of reservoir operation based on target storage curves

This paper proposes a new storage allocation rule based on target storage curves. Joint operating rules are also proposed to solve the operation problems of a multi-reservoir system with joint demands and water transfer-supply projects. The joint operating rules include a water diversion rule to determine the amount of diverted water in a period, a hedging rule based on an aggregated reservoir to determine the total release from the system, and a storage allocation rule to specify the release from each reservoir. A simulation-optimization model was established to optimize the key points of the water diversion curves, the hedging rule curves, and the target storage curves using the improved particle swarm optimization （IPSO） algorithm. The multi-reservoir water supply system located in Liaoning Province, China, including a water transfer-supply project, was employed as a case study to verify the effectiveness of the proposed join operating rules and target storage curves. The results indicate that the proposed operating rules are suitable for the complex system. The storage allocation rule based on target storage curves shows an improved performance with regard to system storage distribution.     

水利枢纽群安全调控技术体系

鉴于我国在主要流域已建成的特大水利枢纽群的运行过程受自然环境、工程结构、调度措施等诸多不确定因素的影响,以水利枢纽安全运行约束下的效益发挥为切入点,强调了梯级水利枢纽形成特大规模水利枢纽群后联合调度产生的风险与机遇。通过对比国内外水利水电工程相关研究成果,提出开展特大水利枢纽群联合调控与安全运行科学研究的必要性,综述了枢纽群安全风险辨识机理、枢纽群联合运行机理及多目标效益协调机理等研究进展,并提出水利枢纽安全调控技术体系框架,提出考虑防洪、发电、供水、通航、生态、航运等多维安全的水利枢纽群一体化调控技术发展方向。