基于不同生态需水计算方法的水量水质联合调度研究

为研究不同生态需水计算方法对水质评价的影响,采用4种计算方法确定河道生态流量,分别通过优化得到水量水质调度方案,并分析各方案中水质指标改善效果优劣。以浊漳河流域为例,采用大系统分解协调技术,通过数据传递实现模拟模型与优化模型的耦合,构建生态流量保障的水库水量水质联合调度模型。模型模拟结果表明,模型在时间上处理了年际间水量分配不均的情况,在空间上各河段水质改善效果较好,且基本满足了下游干流共同承担的水质需水和生态需水要求;经过综合评价,以频率曲线法计算河道生态保障流量更有利于浊漳河水质的改善。研究成果对于保障水生态,改善水环境有实际意义。     

基于供配水原则的水库群联合供水调度模型

鉴于水库群是一个复杂的大系统,包括水库来水、需水和供水决策等在内的诸多方面,考虑水库群之间的库容调节特点,将水库群等效为一个聚合水库,以聚合水库调度图和供水任务分配原则作为调度模型供水决策变量,引入动态供水分配因子作为成员水库间供水分配原则,确定逐时段不同来水情况下水库群的最优供水方案及成员水库之间供水任务优化分配,建立基于合理供配水原则的水库群联合供水调度模型。实例应用结果表明,该水库群联合供水调度模型可使供水系统的水资源得到充分利用,在满足用水户设计保证率要求的同时,增大了水库群供水能力,减少了无效弃水量,并实现了供水任务在各成员水库之间的合理分配,具有显著的社会效益和经济效益。     

基于改进库群系统的多目标优化水量调度模型及应用

针对复杂流域水库群水量调度优化分配问题,运用多目标优化基本原理,提出了一种改进多目标遗传算法,建立了流域水量调度多目标优化模型,同时考虑系统的河道水流传播影响。利用建立的模型,以伊洛河流域水库群为研究对象,通过分析伊洛河流域水库调度的特点,将流域供水、灌溉、发电设为目标,采用改进多目标遗传算法对模型进行高效求解,并进行常规调度方法校核,得到洛阳市伊洛河系统水量调度方案。结果合理有效,验证了模型的可行性,解决了传统多目标优化方法难以处理复杂多目标问题的缺陷。     

西江上游水库群联合蓄水优化调度研究

目前西江上游水库群在汛末蓄水期难以蓄满,直接影响其在供水期的综合效益。为此,建立了基于发电、蓄水和生态的多目标优化调度模型,采用逐次逼近动态规划方法进行求解,得到2011～2017年的水库群联合蓄水优化调度过程。结果表明,龙滩水库的蓄水与天生桥一级水库的蓄水具有同步性;因光照水库为龙头水库、岩滩水库开始蓄水时间比其他水库晚,故两水库蓄水受其他水库的影响较小。对于特枯年份,需提前水库群开始蓄水时间及抬高起蓄水位才能蓄满。     

跨流域水库群联合供水调度的聚合分解协调模型及应用

针对多水源、多用户的跨流域水库群供水联合优化调度问题,结合滦河流域水库群和供水区的特点,以最大缺水率最小为目标函数,建立水库群供水系统聚合分解协调模型,对水库群进行聚合并按一定的规则分解和协调,计算不同供水区的相对重要性,并利用免疫进化粒子群算法(IPSO)对供水策略进行优化计算、利用优先调度原则对水库群进行协调计算,从而确定水库供水调度过程线。结果表明,聚合分解协调模型能降低调度的复杂度,可操作性强,对于提高水资源利用率具有重要的理论意义与应用前景。     

考虑旱情紧急情况下的水电站水库调度规则

针对水电站水库调度采用统一调度规则指导水库运行,很少对旱情紧急状况进行界定、难以满足干旱期重要用水户需水要求的状况,提出流域旱情紧急启动条件,制定旱情紧急和正常情况下水电站水库的调度规则,建立了保证重要用水户基本需水和不破坏河流最小生态需水,同时使发电效益最大化的水电站水库优化调度模型,并采用粒子群优化算法求解。实例应用表明,提出的流域旱情紧急启动条件合理,考虑旱情紧急的水电站水库调度规则和模型有效。     

基于改进多目标蝙蝠算法的洛河流域水库优化调度

为了发挥水资源综合利用的最大效益,实现水库发电和供水效益双赢的优化调度需求,以水库发电量最大和水库下游用水区域总缺水量最小为目标建立了多目标优化调度模型。同时,提出改进多目标蝙蝠算法(IMOBA)用于求解多目标优化调度模型,该算法引入外部精英蝙蝠集EBS()来存储算法寻优过程中的非劣解,设计一种基于混沌原理的脉冲发射率生成机制来增强算法的搜索能力,并加入变异操作以提高算法的种群多样性。将改进多目标蝙蝠算法应用在洛河流域故县水库,得到丰、平、枯三种典型年下的故县水库调度方案集。结果表明,IMOBA算法合理有效且优于多目标蝙蝠算法(MOBA),能较好地反映洛河流域故县水库的发电和供水要求。同时验证了多目标优化调度模型的可行性,为流域水库多目标优化调度方案的制定提供了新途径。     

龙羊峡-刘家峡水库连续枯水年优化调度研究

针对以龙羊峡-刘家峡为主的黄河上游梯级水库群在遭遇连续枯水年这种极端气候条件下的优化调度问题,建立了黄河上游水库群优化调度模型,提出改进的逐步优化算法(ICGC-POA)并对模型进行求解,从水库供水与发电、运行情况、防凌、生态等方面对模型结果进行分析。结果表明,在连续枯水年中,模型优化后的龙羊峡-刘家峡梯级水库群发电量及供水保证率得到大幅提高,研究结果可为黄河上游水库群在遭遇连续枯水年时的调度提供理论基础和决策依据。     

考虑新能源的梯级水电中长期调度策略研究

研究风光水中长期互补协调调度对探索风光的接入对水电运行的影响有重要意义。以流域Y下游两库五级梯级水电站及其周边的风光资源为例,建立了计及发电量最大化和时段最小出力最大化的双目标模型,在求解时将时段最小出力最大化目标转化为约束条件,在约束破坏时对目标函数加以惩罚,以达到简化求解的目的。最后通过分析互补协调调度的效果及风光对水库蓄泄水的影响提取了互补运行中梯级水电的调度策略,即互补运行中,水库群蓄水时期的调度策略以水资源最优化为原则,供水时期需重点关注,应根据风光总发电特性进行策略调整。     

考虑水质改善的观音阁—葠窝水库联合调度方案研究

针对太子河枯水期河道水质较差的问题,以观音阁至葠窝水库区间控制断面水质改善为目标,研 究了保障下游最小生态环境需水的水库群联合调度,并采用计算机模拟了两座水库的联合运行,提出改 进水库现行调度方式、调节河道年内径流分配过程,制定了考虑生态环境改善的水库群联合调度方案。 模拟结果表明,该方案改善河道枯水期水质明显,水环境质量得到较大提高。     

丹江口水库农业及生态可补水量规模研究

基于风险分析和风险决策的基本原理,针对水库来水的不确定性,分析了不同调度策略下收益(农业及生态补水量)与风险(受水区城市缺水风险),构建了确定性等价模型,分析与非确定性收益等价的确定性收益,确定了丹江口水库的农业及生态可补水量规模。结果表明,当汉江中下游、北调城市、清泉沟等需水处于2010水平年时,丹江口水库的农业及生态可补水量规模为5.0×108～9.0×108 m3。     

基于河流生态需水的水库生态调度模型及应用

针对传统水库调度仅考虑协调防洪和兴利的关系而忽视生态环境的问题,为减少水库对河流生态系统和自然水环境的影响,以黄南水库为例,初步建立了基于河道生态需水量的水库生态调度模型,采用分层序列法将多目标模型转化为单目标优化模型求解。结果表明,确定水库生态优化调度方案是维护或改善河流健康、协调各兴利因子的关键。     

流溪河水量调度的水流传播时间分析

为保障流溪河水量调度的需要,构建了广州片区一维河网水动力模型,并对其精度进行了验证分析。结果表明,模型精度较高,可用于流溪河水量调度的水流传播数值模拟计算。为较准确地确定溪流河水流传播时间,通过投放物理浮标跟踪等技术分析了水流从人和坝坝下到达海心沙的时间,利用建立的水动力模型对物理浮标跟踪结果进行了验证,同时采用该模型模拟计算了下泄流量分别为250、350m3/s和物理浮标测流条件下水流从人和坝坝下到达海心沙的传播时间。     

基于改进蚁群算法的太原市受水区水资源优化配置

针对太原地区水资源严重短缺、供需矛盾日益尖锐的问题,为了使引黄入晋工程最大限度地缓解太原地区缺水情形,根据该地区水资源开发利用现状及地区发展规划,建立基于改进蚁群算法的太原市受水区多目标水资源优化配置模型。该模型引入生态效益目标,以用水效益最大、研究区缺水量最小和生态需水满足程度最大等综合效益作为规划目标,以水源可供水量、用户需水量等作为模型约束条件,并采用改进的蚁群算法进行求解,得到2015、2020两水平年的水资源优化配置方案。通过对优化结果的对比分析,表明该模型应用效果良好,优化配置结果有效减轻了地下水的供水压力,促进了水资源的高效利用。     

水库正常蓄水位选取的多目标可变模糊优选方法

以阿尔塔什水库为例,合理选取水库特征水位将有利于解决水资源供需矛盾,在总结分析传统水库正常蓄水位优选方法的基础上,提出采用多目标可变模糊优选方法优选水库正常蓄水位,并与模糊物元模型做了比较分析。结果表明,该方法可均衡不同模型之间的差异,增加了优选结果的有效性、可靠性和实用性。     

基于改进烟花算法的汾河水库优化调度模型研究

针对水库多目标优化调度问题,采用改进的烟花算法求解带自适应罚函数的水库多目标优化调度数学模型。针对传统烟花算法爆炸半径计算方法在算法运行后期可能出现最优烟花爆炸半径为零的问题,引入自适应动态爆炸半径以平衡算法在解空间的全局及局部搜索能力;针对传统烟花算法位移变异操作的不足,改进其位移变异操作,以提高算法局部搜索的多样性。以山西省汾河水库为例,考虑无引调水和引黄入汾两种情景,分别给出不同情景下汾河水库的调度方案。实例结果表明,模型优化后的各月缺水率平方和比实际降低了66.13%;水库年总发电量比实际发电量提高了22.39%;引黄入汾调水工程的建立可进一步综合提高汾河水库的供水效益和经济效益。