梯级水库防洪优化调度的动态规划模型及解法

建立了梯级水库防洪调度优化模型,采用马斯京干方程模拟梯级水库间洪水流动,模型是一类有后效性的动态规划模型,讨论了相应原解法,提出了一种简化多维动态规划递推解法,模型合理,能给出有价值的结果,提出的方法快速可行,是一种新的有效的解决这类问题的方法。     

龙头水库梯级电站群的经济运行

针对农村中龙头水库梯级电站群的特点，建立了这类梯级电站群长期经济运行、短期经济运行的动态规划数学模型，提出了模型求解、补偿调节和时滞计算的方法。     

梯级水库短期优化调度模型的精细化与GPU并行实现

反调节频繁以及水力联系关系处理困难一直是梯级水库短期联合优化调度模型中的重点和难点问题,为此本文提出一种基于组合POA（逐步优化）模型的梯级水库短期优化调度模型。该模型以逐步优化方法为框架,对梯级各库运行方式进行组合,形成多种梯级运行方案,最后通过POA求解,对比各方案结果,筛选出梯级水库最佳运行方案,完成对梯级水库的过程优化。对硕曲河梯级水库短期联合调度的结果表明,该模型能够快速地优化出符合水力联系且兼顾反调节的梯级水库运行方案,解决了梯级水库短期联合优化调度中反调节频繁以及水力联系处理困难的问题,提高了硕曲河流域水资源的利用率。

     

浅析梯级水库发电优化调度

在水电优化调度中梯级水库发电优化问题一直都是在水电、火电系统的发电规划中的难点所在。在多年发展的基础上,积累了大量的经验,相关的技术越来越成熟,梯级水库发电优化数学模型逐渐明朗,越来越贴近实际。本文着重探讨了在确定性模型条件下的发电优化调度,建立了数学模型,提出了约束条件,综合了三种算法。在市场经济条件下,梯级水库的发电优化调度必将迎来崭新的未来。     

奇偶迭代动态规划法

本文是对水库群系统优化运行问题的二状态规划算法的研究。动态规划的提出为解决多阶段决策过程最优化问题开辟了新途径,但其“维数灾”常是广泛应用动态规划的“拦路虎”。为了改善这种状态,本文在离散微分动态规划法的基础上,对水库群系统优化运行问题的二状态动态规划算法(即奇偶迭代动态规划法)进行了初步探讨。并以某江三水库梯级电站为例,建立了梯级电站电力补偿调节最优化数学模型和电算程序。成果表明,利用二状态动态规划法——奇偶迭代动态规划法能大大减少高速存贮量,“维数灾”明显减轻,方法是可行的。     

南水北调工程规划调度决策模型研究

提出了南水北调工程规划调度决策的自优化模拟模型及其求解技术、大系统多层次分解协调模型和方法以及多维确定型动态规划与多维随机型动态规划模型与方法；给出了应用模型所确定的南水北调东线一期工程和中线工程的调水规模（包括可凋水量、供水范围、蓄水设施布局、梯级泵站级配和输水总干渠设计流量等）与工程调度规则等．     

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。     

水文时间序列与水库优化调度的模拟研究

以某水库水资源系统为例，建立了同时产生径流与降雨系列的多站互相关随机模拟模型，并与二维离散差分动态规划模型（ＤＤＤＰ）相结合，构成了串联水库随机优化调度模拟模型．所建模型方法简单实用，仿真性好，输出信息量大，可操作性强．在确定性规划中同时考虑了水文现象的随机特性．     

天然河道非定常自由面流的守恒差分格式

提出了一维非定常浅水流的一种显式守恒差分格式．适用于天然河道或水库中的溃坝洪水波的传播．数值解与解析解符合较好，实际天然梯级水库的溃坝波传播的数值实验表明，计算稳定，结果合理．     

最佳阵容问题的动态规划解法

建立女子体操团体赛最佳阵容问题的0-1规划模型,探索模型的求解方法.针对该模型的特点,在对其进行一些简单变换后可化为动态规划来求解.利用该方法得到最佳阵容问题的解,并将模型推广到更一般的情形,且提出的动态规划解法仍然适用.     

水库群防洪优化调度模型研究

以澧水流域中上游的江垭、皂市及宜冲桥三库联合防洪优化调度问题为背景 ,建立了河道洪水演进方程与离散微分动态规划相结合的水库群防洪优化调度模型 ,提出了一种离散微分动态规划与马氏京根洪水演进相结合的大系统分解协调算法 .经计算分析 ,结果满意 .     

水库群长期优化调度模型与水力关联矩阵

首先介绍了水库群长期优化调度模型,分析了该模型编制的程序在单库、梯级以及混联水库群中通用的制约因素.在水库群长期优化调度模型通用性设计方面,提出用水力关联矩阵来描述水库之间的空间位置关系和水力联系,并重点说明了水力关联矩阵的作用.然后,以DP算法与水力关联矩阵相融合为例,解决了将其设计为一般性算法过程中所遇到的问题,进而开发出具有一定通用性的水库群长期优化调度的算法代码.最后,将DP、DSPA和POA算法应用于雅砻江以及混联梯级长期优化调度中.     

沙颖河漯河以西防洪系统优化调度研究

对由混联水库群和多分蓄洪区组成的复杂防洪系统，建立了大规模线性规划模型（ＬＰ模型）．针对该流域的洪水特性出现的正常行洪与扒口分洪的复杂洪水演进情况，提出了判断扒口分洪界点及其相应的分阶段解算的处理方法，从而形成了适用于这一复杂情况的广义化模型．引用先进的解算技术，对典型洪水的模拟计算，取得了较为满意的成果．     

梯级水库群泄洪设施联合调控研究

洪水灾害是我国最严重的自然灾害之一,水库防洪调度是有效避免或减轻洪水灾害的重要手段。当前水库防洪调度主要是运用优化算法获得水库的优化调度决策方案,鲜有考虑水库泄洪设施的运行控制,往往导致优化调度结果难以付诸实施。鉴于此,本文通过开展梯级水库群泄洪设施运用数字化,构建梯级水库群泄洪设施运用数据库,建立梯级水库群联合防洪调度模型,研究梯级水库群泄洪设施联合调控策略,并以雅砻江下游梯级水库群泄洪设施联合运行为例进行验证。结果表明：优化调度方案充分利用防洪库容调蓄,其泄流量过程比常规调度更加均匀,极大程度的削减了洪峰流量;同时,优化调度方案中梯级水库群泄洪设施变化总次数较常规调度明显减少,泄洪设施组合方案调整的频率明显降低。研究成果对推动梯级水库群防洪优化调度向泄洪设施运行控制的精细化和智能化转变,提升梯级水库群防洪调度管理水平具有重要的理论意义和工程实践价值。     

灌溉水库最优规划研究

本文根据系统分析理论,提出一种滩溉水库最优规划方法,推荐一个非线性规划模型。该模型以灌区净效益最大为建立目标函数的准则,以水量平衡和防洪要求等为建立约束条件的依据。论文对模型的求解提供了简捷易行的途径,将非线性规划问题转变为容易求解的线性规划,将非凸规划问题的求解归结为用单纯形法进行少数几次的线性规划求解,避免了非凸规划中非可行解的出现。文中还阐述了非线性函数线性化的处理技巧。对水库投资函数的转换,对简化了规划模型,求解时,可以避免因处理非线性泄洪函数而进行的大量迭代计算。论文最后给出了解算数例。     

平原河网闸群防洪体系的优化调度

本文根据平原河网的水文水力特性及闸群工作特点，建立了河网闸群防洪体系的优化调度模型．模型中将离散微分动态规划法（ＤＤＤＰ）择优过程和模拟计算过程相结合，确定闸群的最优启闭顺序，开启闸孔数与时间，以实现河道在现有泄洪能力下的最佳运行状态．本模型应用东苕溪导流港的实例验算成果表明；结构合理、方法正确，程序具有速度快，效率高的特点．     

跨流域调水工程实时优化调度模型研究

研究了跨流域调水工程实时优化调度的特点、方法和步骤，建立了基于多维动态规划和模拟技术相结合的大系统分解协调实时调度模型，提出了利用水源区水库调度图控制面临时段的调水决策以考虑余留期效益的建议．以南水北调中线工程为背景进行了实例验算，成果合理，模型可行．     

水库群优化调度中的多层次分解组合优化算法

随机动态规划(SDP)在水库群优化调度中会导致“维数灾”问题,也难应用于多年调节水库。提出了一种水库群优化调度的多层次分解组合优化算法,其包括应用于多年调节水库SDP操作的均匀下泄流量算法,把库群优化问题分解为第1层次的单库SDP优化,然后应用改进的遗传模拟退火算法(GASA)对单库结果进行第2层次的组合优化。在贵州乌江梯级水库群中长期发电优化调度研究中,获得库群多年平均发电量94.72×108 kW·h,大于GA、SA和SDP单独运用的结果,运行速度也较SDP快。结果说明,提出的多层次分解组合优化算法是一种新的有希望的水库群优化调度方法。     

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。