一种水库洪水多目标调度的线性综合优化算法

针对水库洪水优化调度的非线性、多目标特性,研究了一种水库洪水多目标调度的线性综合优化算法.理论推导与算例仿真表明,该算法通过有限次的单目标优化计算,可直接获得多目标函数最优解集的前端,从而避免了复杂的多目标进化算法的搜索过程,且其最优解集的目标空间分布曲线清晰,直观地表达了当前洪水状况下优化调度解的分布及各目标间的关系,对水库洪水多目标优化调度的决策具有重要意义.     

AMALGAM算法在HBV模型参数优化中的应用

针对种群数量众多且参数率定耗时的情况,对比分析了AMALGAM算法与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的收敛性能,利用尼泊尔巴格玛蒂河流域2005~2011年期间实测洪水日径流过程资料作为HBV模型参数率定系列,运用AMALGAM算法对模型参数进行优化,得出Pareto协调最优解,并利用2012年5场洪水日径流过程进行模型检验。结果表明,AMALGAM算法较NSGA-Ⅱ算法能够更快地得到协调最优解且解的质量较好,拟合历史洪水平均确定性系数达0.84,预报精度较高,表明AMALGAM优化算法在解决多参数多目标优化问题中具有优势。     

基于预报偏差的新安江水库短期优化调度模型研究

新安江水库作为多年调节水库有较大的调洪库容,在保证防洪安全前提下短期洪水调度追求发电效益最佳为调度的目标函数,从而有效地实现了洪水资源化.在分析新安江水库洪水预报误差前提下,利用随机动态规划法求解水库短期优化调度问题.计算表明,在考虑短期洪水预报偏差条件下调度的结果更加合理.     

白马关流域洪水模拟及参数优化研究

为提高山区洪水的模拟精度,以北京市密云区白马关流域为例,采用分布式水文水动力模型(HH模型)模拟2017～2022年降雨—径流过程,选取6场典型场次洪水,利用ε-NSGAⅡ多目标优化算法对HH模型的关键参数进行优化。结果表明,率定场次洪水的纳什系数介于0.89～0.96之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达15%以内,峰现时差在1 h以内;验证场次洪水的纳什系数介于0.81～0.92之间,洪峰流量误差达20%以内,洪量误差达10%以内,峰现时差在1 h以内,HH模型参数优化后对白马关流域场次洪水的模拟效果较好。最后提出了适用于白马关流域洪水模拟的关键参数阈值范围,为当地山区水文模拟参数优化提供了科学的理论依据。     

基于i-Alt-NSGA-Ⅱ-aJG算法的HBV模型参数优化及其应用

针对种群数量众多且参数率定耗时的问题,对比分析了具有继承性的NSGA-Ⅱ(i-NSGA-Ⅱ)算法与NSGA-Ⅱ算法及两者考虑跳跃基因的相关算法的收敛性能,验证了基因继承性对算法性能的提升,从中选出最优算法。利用尼泊尔巴格马蒂河流域2000~2004年实测洪水径流过程资料对HBV模型进行参数率定,得出Pareto最优解,并利用2005年5场洪水日径流过程进行模型检验。结果表明,i-NSGA-Ⅱ算法优于相对应的NSGA-Ⅱ算法,从中选出的最优i-Alt-NSGA-Ⅱ-aJG算法能够最快地得到最优解且解的质量较好,表明i-Alt-NSGA-Ⅱ-aJG优化算法在解决多参数多目标优化问题中具有优势。     

长江防洪系统洪水分类预报调度研究

研究以三峡工程为中心的长江防洪系统洪水优化调度，提出在聚类分析的基础上把历史洪水分成若干个类型，采用多因素综合评判方法对未来洪水进行分类预测，再由预测洪水类型和各类典型洪水优化调度规则进行预报调度。     

防洪减灾中的多目标风险决策优化模型

讨论洪水预报、警报系统与防洪工程措施结合时,不同洪水预见期、预报精度、人们对警报的反应等情况下洪泛区内的洪灾损失计算。建立了防洪减灾中的多目标风险决策优化模型,该模型的目标函数选用投资费用最小化,防洪经济效益最大化及风险最小,其目的是充分利用水库防洪库容及其所有的防洪工程和非工程措施,尽可能地减轻洪泛区的洪灾损失。     

考虑拥挤度的多目标粒子群优化算法在马斯京根参数估计中的应用

采用考虑拥挤度的多目标粒子群优化算法进行马斯京根模型参数估计,介绍了考虑拥挤度的多目标粒子群优化算法的计算步骤,用外部精英档案保存非支配解,并通过计算拥挤度维持解的多样性,以海河流域南运河称钩湾至临清段的一次洪水过程为例,选取高流量、低流量和时段内总量差比三个优化目标对优化结果进行了评价。结果表明,高流量与低流量之间为正比关系,而与总量差比之间存在制约关系;高流量和低流量目标值最小时模拟结果较好。     

梯级水电站多目标兴利调度建模及求解

鉴于流域梯级水电站联合运行是一类多目标、高维数、多约束的复杂优化问题,以流域梯级总发电量最大和最小下泄流量最大为目标,建立梯级水电站多目标兴利调度模型。同时,结合Pareto优化理论的数学描述方法,提出了适用于多目标优化问题求解的双种群多目标粒子群算法(DPPSO),通过构建外部精英种群及其更新维护模式,为原始种群进化提供了精英向导。在金沙江下游梯级水电站多目标兴利调度中的应用表明,所提方法可均衡优化发电、通航两个目标,且求解精度高、非劣解集分布性好,为求解复杂梯级水电站多目标优化调度问题提供了一种新思路。     

基于效益模型的锅炉燃烧综合性能多目标优化

建立了锅炉燃烧综合性能多目标优化问题的数学模型,给出了基于改进的多目标粒子群优化算法的解决方案,提出了兼顾经济、环保和节能的锅炉燃烧优化综合评价目标,并对由锅炉效率、NOx排放质量浓度和辅机电耗构成的三目标寻优问题进行优化,提出了一种基于效益模型的多目标优化结果判别方法.结果表明:多目标粒子群优化算法可有效处理多目标之间的寻优比较工作,利用其多点并行搜索特性能够同时得到含有多组非劣解的Pareto最优解集,通过判别方法可以快速确定最优燃烧调整方式.     

基于FAHP-Fisher的最优分割法在汛期分期中的应用

针对传统汛期分期方法主观性较强的问题,提出以基于FAHP-Fisher的最优分割法进行汛期分期。并以张家庄水库流域为例,利用各月降雨径流的相关系数进行Fisher分割,定量确定汛期和非汛期;然后选取能够反映汛期水库流域洪水特征的旬降雨量、旬最大1日雨量、旬最大3日雨量及暴雨天数4项指标,采用FAHP法确定其权重系数;再利用Fisher对汛期进行详细划分。将分期结果与水库现行的分期方案进行对比并对该区域的气候成因进行分析,结果表明基于FAHP-Fisher的最优分割法应用结果可信,且适用性较强。     

改进POA算法在流域防洪优化调度中的应用

针对流域防洪优化调度问题,采用多维逐步优化算法,基于最大削峰准则下的最优决策,提出了两阶段逐步优化算法.实例结果表明,两阶段算法能较好克服单阶段算法不利解问题,并通过对第一阶段求解结果进一步优化,提高了防洪决策的合理性与可操作性,为流域水库群防洪实时优化调度提供了有效途径.     

复杂大流域洪水预报方案通用化构建技术研究

针对复杂大流域河网密集、洪水预报方案的通用化构建难点,采用面向对象的方式,通过水文模型对象解析,将流域概化成为水文模型对象的集合。在研究了流域内对象的表示、对象间的链接模式及其拓扑表示的基础上,采用方案对象链和配置链的方式进行洪水预报方案的构建,同时解决了对象最优演算次序的问题。该技术已成功应用于多个流域洪水预报方案的构建,实用性强。     

避洪转移中安置点分配及路径优选分析

为研究避洪转移中安置点分配及路径优选的分析方法,提出将多个可再分转移小组和多个安置点共同考虑的‘多对多’安置点分配及路径优选的新思路。该方法基于洪水风险图信息,结合ArcGIS路径分析,运用运筹学运输问题方法求解安置点分配及路径优选。实际分析表明该方法合理可行,可用于分配安置点和选择最佳路径。     

白城市河流洪水资源优化配置研究

以白城地区为例,依据洪水资源利用因地制宜的原则,提出了从措施选择、系统构成与不同量级洪水的实时分量进行水资源利用的优化配置并建立了系统模型,由计算结果可得出不同频率洪水的优化配置水量,为洪水资源利用实事调配管理提供借鉴。     

Fisher最优分割法在李仙江流域汛期分期中的应用

针对目前常用的汛期分期方法存在的主观性强、考虑因素单一和分期结果不确定等问题,提出利用Fisher最优分割法进行汛期分期。基于Fisher最优分割法的基本原理和应用步骤,以李仙江流域为例,选择反映汛期暴雨洪水特性的5个指标,将该流域的汛期划分成了4个分期,即前汛期为6月1日~6月30日,主汛期为7月1日~9月10日,过渡期为9月11日~10月31日,后汛期为11月1日~11月30日,并将Fisher最优分割法的汛期分期结果与数理统计法以及模糊集合分析法两种常用的汛期分期方法的分期结果进行比较。结果表明,Fisher最优分割法的分期结果不仅合理可信,而且相对于常用的汛期分期方法具有一定的优越性。     

排水管网改造与LID径流控制在城市雨洪管理中的应用和组合优化

随着绿色排水建设的推进,在现有城市排水系统基础上,研究排水管网与新型LID调控措施组合优化是一个亟待解决的现实问题。为此,提出了一种雨洪管理措施组合优化方法,基于水动力模拟软件SWMM和多目标优化算法GA进行联合求解,评估不同改造方案情境下的系统溢流量与建造费用之间的关系,研究管网改造和LID径流控制措施的个体作用和组合策略。案例研究表明,管网改造的工程经济性优于LID径流控制,采取适当的径流控制措施可帮助提高组合系统对雨洪的整体调控效果。此外,多目标优化方法的采用为两种改造措施提供了弹性的组合方案,亦对城市雨洪管理系统的建设具有一定的借鉴意义。     

基于一维水沙模型的多沙水库分期汛限水位选择

为提升多沙水库的发电效益、选择合适的分期汛限水位,应用一维非均匀流不饱和输沙模型,结合某多沙水库现行调度规程,模拟了该水库在多种拟定分期汛限水位方案下水流、泥沙等因素的长期变化过程,计算了各方案总库容、有效库容淤损率及多年平均发电量等指标,并综合考虑提升水库发电量和保证水库防洪安全方面目标对各方案进行比选,确定了该水库的最佳分期汛限水位方案。该方案可在一定的泥沙淤积水平年内提升水库的发电效益,并通过预泄调洪方式以保障其防洪安全。     

基于粒子群算法的设计洪水过程线推求优化方法

针对设计洪水过程线同频率放大法中手工修匀的不足,提出采用计算机优化方法实现洪水过程的自动放大.基于相似原理建立了一种推求设计洪水过程线的优化模型,并采用杂交粒子群算法求解该模型,以改进标准PSO算法的全局寻优能力.实例表明,该模型完全控制了设计洪水洪峰和洪量,有效保持了典型洪水模式,避免了人工修匀的任意性和复杂性.