水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。     

基于风险分析的水库群供水调度规则

水库调度规则是指导水库调度运行的重要工具.建立了适用于多调出水库单一调入水库供水系统的调度规则提取模型,模型以系统风险最小化为目标,在水库群模拟调度及系统性能评价的基础上,结合智能优化方法,同时优化系统调度规则与调水规模,避免了多调出水库调出水量分配的问题.从风险控制角度,引入并优化不同用水户的限制供水规则,提升了不同时段间供水公平性.模型应用于应城市水库群供水系统,结果表明联合调水后供水系统中生活、工业、农业缺水风险分别增加了0.62、0.45和0.22,易损性指标则分别降低了0.50、0.55、0.34,占原易损性的81%、73%和40%,表明模型具有较好的合理性和有效性.     

考虑入库洪水随机过程的梯级水库防洪优化调度

针对梯级水库防洪优化调度求解过程中存在的入库洪水过程的随机性,以及优化调度模型求解的复杂性这两方面的问题,建立了基于Copula函数的梯级各地区洪水的联合分布函数,通过随机模拟方法得到梯级水库的入库洪水过程;建立了梯级水库防洪优化调度模型,并提出了基于并行搜索思想的PDP算法进行求解。清江梯级水库实例研究结果表明,基于Copula函数的随机模拟方法,能充分考虑洪水地区组成方式的多样性和随机性,从而能模拟对梯级防洪调度最不利的情况;PDP算法比文中其他算法更容易收敛到全局最优解;较常规调度,梯级水库防洪优化调度可进一步降低下游地区的防洪风险。     

陆浑水库防洪实时调度研究

根据实时调度的基本概念、实现方式 ,针对河南陆浑水库实际情况使用实时预报调度方法对水库各种情况下的洪水过程进行了调度研究 ,并与水库常规调度进行了对比 .通过运行可以看出实时调度方式在水库调度中的实用性 .同时 ,使用实时调度方法可以使调度者的调度经验与调度规则很好地结合起来 ,提高调度方案的合理性 ,增大水库防洪及综合效益 .     

陆浑水库防洪实时调度研究

根据实时调度的基本概念、实现方式,针对河南陆浑水库实际情况使用时预报调度方法对水库各种情况下的洪水过程进行了调度研究,并与水库常规调度进行了对比,通过运行可以看出实时调度方式在水库调度中的实用性。同时,使用实时调度方法可以使调度者的调度经验规则很好地结合起来,提高调度方案的合理性,增大水库防洪及综合效益。     

基于两阶段风险分析的水库群汛期运行水位动态控制模型

水库(群)实时调度能结合有效的水文预报信息对水库在实时运行层面权衡防洪与兴利效益具有指导意义。然而,水文预报信息的利用面临着不可规避的不确定性问题,故水库(群)实时调度运行需要考虑风险控制方法的研究。针对耦合水文预报的水库群汛期运行水位动态控制问题,提出了可考虑各水库不同预见期长度、不同预报精度的两阶段风险率计算方法,并将其应用于构建水库群汛期运行水位动态控制模型。首先,两阶段风险率思想是将未来调度时段按预见期节点分为预见期以内和预见期以外两个阶段,预见期以内考虑径流预报不确定性带来的风险,采用集合预报思想统计多组预报径流情景在预见期以内的失事概率,预见期以外考虑因预见期末水位过高难于应对后续洪水的潜在风险,根据历史设计洪水的调洪演算试算风险率。其次,基于所提出的两阶段风险率方法构建以发电量最大为目标函数的水库群汛期运行水位动态控制模型。研究结果表明：提出的两阶段风险率计算方法可兼顾考虑实时调度阶段由径流不确定性引起的预见期以内、预见期以外的潜在风险;基于两阶段风险分析构建的水库群优化调度模型,可求解得出的水库群系统库容动态最优决策过程,且该优化调度模型可在不增加汛期防洪风险的基础上提高水库群系统的发电效益,即2010年汉江流域五库系统在夏汛期可提高总发电量2.30亿kWh。     

考虑梯级水库库容补偿和设计洪水不确定性的汛限水位动态控制域研究

汛限水位动态控制本质上是风险调度的范畴,其最主要的风险源来自于入库洪水的不确定性。不仅包括由于预报误差带来的实时调度风险,还包括由于设计阶段对于设计洪水不确定性考虑不周而存在的潜在防洪风险。本文针对梯级水库,提出了一种考虑库容补偿和设计洪水不确性的汛限水位动态控制域求解新方法。通过分析梯级水库库容补偿调度原理,定义了水库极限汛限水位上限值,并给出了考虑设计洪水不确定性的防洪风险定量表达式。以Copula函数为工具建立上游和区间天然来水的联合概率密度函数,求出下游遭遇某一设计洪水时,上游可能出现的洪水范围,从而得到考虑梯级水库调蓄作用的不确定性设计洪水。通过反复迭代计算最终得到兼顾防洪风险与兴利效益的汛限水位动态控制域。将该方法运用在考虑潘口库容补偿作用的黄龙滩汛限水位动态控制域计算中,并与同频率法和典型年法比较,得到以下结论：1）所提方法能通过挖掘历史洪水信息,为模拟梯级水库设计洪水不确定性提供参考信息;2）相对于同频率法和典型年法,所提方法推求的汛限水位动态控制域更加的安全;3）黄龙滩水库汛期运行水位可以从[240,247]m变为[240,248.21]m。可使汛期来水较多的2000年和来水较少的1994年分别增加发电量0.13和0.11×10⁸ kW·h。所提方法能充分考虑梯级水库库容补偿和设计洪水的不确定性,能得到不增加防洪风险的水库汛限水位动态控制域。     

梯级水电站群水位最优控制的知识推理方法

针对梯级水电站群调节水库长期调度缺乏成熟方法,难以指导水电站水位有效控制的问题,提出一种新的水库调度决策方法,该方法应用知识推理技术,以调度函数建立知识库指导水库调度决策。通过模拟对比分析,结果表明,按此方法进行水库调度决策是合理可行的,同时克服了传统方法的缺点,能够应用于指导水库调度决策。     

长潭水库防洪风险分析与决策

长潭水库流域在台汛期频遭台风或热带风暴影响,带来强降雨,形成较大的洪水。即便除险加固工程结束,水库所面临的防洪压力也非常大,并且矛盾主要集中在次洪调度决策过程中。从洪水资源化的角度出发,长潭水库的次洪调度方案应进行风险识别、评估、评价分析,然后根据防洪损益值及风险度进行洪水调度决策。     

谈加强隔河岩水库优化调度

隔河岩水电站作为新兴电站水库调度工作才刚刚起步，本文阐述了开展水库优化调度工作的巨大潜力和重要意义，针对隔河岩特点提出了进行水库优化调度研讨的主要原则和方向，指出高起点实施水库优化调度的途径。     

水库优化调度研究进展和发展趋势

回顾了水库优化调度的进展,并简单介绍了遗传进化算法、神经网络方法及微粒群方法、蚁群算法等智能（仿生）优化方法。在此基础上从理论研究和管理两方面提出了水库优化调度研究中所存在的一些问题,并对水库优化调度研究未来的发展趋势进行了展望,即在水库调度研究方面大规模、高强度地应用高新技术,实现调度决策的科学化、智能化、敏捷化,提升调度决策的技术水平,使水库调度研究不断朝着可视、交互、智能、集成化的方向发展。     

考虑生态调度的水库多目标调度模型初步研究

针对水库运用过程中发电、防洪与生态之间的矛盾,建立了水库发电、防洪与生态调度子模型;然后以水库发电、防洪与生态调度为基本目标,应用多目标决策方法,建立了水库多目标联合调度模型;为减少水库多目标联合调度的工作量和难度,以子模型计算结果为基础,建立水库运行参数与目标之间的函数关系,将各目标有机地联系在一起,据此进行水库多目标联合调度.在此基础上,以滩坑水库为对象,进行多目标联合调度表明,模型能较好地反映各目标之间的相互关系和变化过程,具有工作量小、考虑问题全面的特点,是解决水库多目标调度问题的一种有效方法.     

清江隔河岩水电站水库优化调度工作的探索

本文回顾了近两年来隔河岩水库的调度情况，在实践的基础上通过研究探索了隔河岩水库优化调度的一些规律，分析了调度中存在的问题和难点，提出了搞好水库调度的措施。     

隔河岩水电站水库发电运行调度方案研究

本文提出并分析比较了隔河岩水库调度运行的三种不同方案，对搞好水库调度的关键因素及不同情况下水库调度方案的应用进行了深入探讨。     

基于Shapley值法的梯级水库收益分配研究

梯级水库联合调度产生的收益应在各参与水库之间进行合理分配.分析了梯级水库调度的几种模式,应用Shapley值法对联合调度所产生收益在各参与水库间进行分配,得到了各种模式下各水库应得到的实际收益.Shapley值法可以促进梯级水库群的联合调度,有利于实现梯级水库群总收益最大的目标.     

运用改进神经网络算法建立水库调度函数

简述了改进的神经网络算法,利用神经网络强大的非线性映射能力建立了水库调度函数的神经网络模型,并运用模型模拟湖南凤滩水电厂水库调度运行,同时与常规回归分析方法建立的水库调度函数模拟计算结果进行比较.研究结果表明神经网络法建立的水库调度函数具有更高的模拟计算精度,具有更好的实用性和可行性.     

粒子群优化算法在水库调度中的应用分析

寻求水库最优调度轨迹过程线是水库优化调度中的经典、难点问题.本文在分析以往水库优化调度模型优缺点的基础上,提出了基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)的水库优化调度模型,并通过引入罚函数解决强约束问题.以某综合利用水库优化调度为实例进行研究,并与动态规划模型计算结果进行对比分析.结果表明:粒子群优化算法原理简单,易于编程实现,而且占用计算机内存小,计算速度快,适用于年内水库优化调度规则的确定.     

马尔柯夫决策在隔河岩水电站优化调度中的应用

本文应用马尔柯夫值迭代法和随机动态规划法研究了径流独立条件下隔河岩水库水电站的随机优化调度，提出了隔河岩水库水电站的随机优化调度规律，并进行了模拟调度计算。计算结果表明，本文求出的隔河岩水库水电站调度规律可以获得较好的优化调度效益。     

基于互信息熵的水库实时调度相关分析及预测

传统的水库实时调度方法在挖掘实际运行数据信息方面存在一定的局限性.充分利用水库实际运行数据的关联特性,运用直方图法、核密度估计法及k最邻近距离法计算互信息熵,揭示与水库调度预测最相关的自变量因素,并准确剔除对水库调度决策变量贡献较少的因素.以筛选的自变量因子作为输入,建立各分期的水库调度预测模型.研究表明,互信息熵识别出的自变量因子进行预测取得了较高的精度并降低了建模的复杂度.该研究为水库调度强关联因素的筛选及预测建模提供了一种新思路.