基于自优化模拟技术的水库供水风险分析方法及应用

针对来水与用水的不确定性,采用随机模拟技术生成供水水库来水、用水序列,并以此为基础应用自优化模拟技术建立了以供水量最大、弃水量最小为目标的供水水库调度模拟模型.根据风险分析基本理论,对水库调度结果进行供水风险分析.以南水北调中线水源地丹江口水库为例说明模型的应用.结果表明,采用随机模拟技术与自优化模拟调度相结合的方法能为水库提供最优调度方式,保证了各时段所需的供水量,也有利于降低供水风险.     

水库群联合调度规则研究

水库群联合调度是现在水资源调配的重点与难点,随着水库群的目标与变量越来越多,联合调度的经典算法和人工智能等算法对于复杂的水库群系统可能会存在难以构建数学模型或者调参复杂等问题。以岳城水库及东武仕水库联合调度为例,综合考虑工业用水、生活用水、农业用水、灌溉用水和生态用水,建立了水库群联合调度模型,通过模拟优化人机算法进行求解,并选取75%来水频率年分析计算水库群联合调度规则,根据水库群联合调度图,提出岳城水库和东武仕水库的具体供水方案,并给出联合调度结果。合理的水库联合调度规则可有效促进区域社会经济发展,改善生态环境。     

东武仕水库汛限水位的设计与调整

本文系统论述了东武仕水库汛限水位设计、运用研究的思路与方法，提出了调整东武仕水库汛限水位的方案，对北方地区水库防洪调度具有借鉴意义。     

含翻水线的两库系统联合调度优化方法研究

丰水地区水库和泵站系统水资源优化调度的目标应该是解决系统季节性缺水、弃水、补水共存的矛盾。针对含有翻水线的两库系统,对系统的联合调度控制参数设计正交试验,然后采用动态规划对子系统模型进行求解,可以同时获得两座水库最优的供、弃水量过程和两座泵站最优的提水量过程。将该方法应用于江苏省南京市六合区山湖水库与泥桥水库及其翻水线的联合调度方案中,以2016年为例,在满足系统需水的前提下,可以减少25. 7%的系统年总补水量,节约245 h的泵站运行时间,降低了系统的运行成本。     

东武仕水库抗洪能力图表的编制及应用

一、引言 　　根据东武仕水库流域面积小、河道坡降大、汇流时间短、洪水来势猛、不容易进行复杂化洪水预报调度的现实，在 1996年水库防汛中，东武仕水库管理处组织科技人员结合水库工程具体情况和水库流域内土壤及植被情况，在总结分析水库多年来水资料及防汛实践经验的基础上，编制出《东武仕水库抗洪能力图表》。在东武仕水库“ 96· 8”洪水调度中，利用该表并结合中短期天气预报，适时地对水库的抗洪能力进行了测算，为管理处对“ 96· 8”洪水进行科学调度、正确决策提供了可靠的依据，起到了很好的参谋作用。 　　二、图表的作用及…     

小浪底西霞院两水库日发电优化调度模型设计

根据日水量调度指标,结合小浪底、西霞院梯级水库的调度特点,以小浪底水库近期发电出力(有功功率)过程为依据,计算小浪底、西霞院两水库日内机组优化出力过程.该模型可用于编制小浪底、西霞院两水库发电出力过程日前计划及动态推求发电出力实时滚动计划,可合理安排小浪底、西霞院两水库日内发电过程,在完成水量调度任务的同时,实现梯级水库发电经济调度.     

考虑供水发电效益差的水库调度优化方法探讨

以城镇供水为主、发电为辘的综合利用水库,单位水量的供水效益明显大于纯发电效益.以水库经济效益最大为目标提出一套考虑供水发电效益差距、峰谷电价不同等因素的水库调度优化方法,并应用于实例,绘制出水库汛期优化调度图,以在汛期高水位时获得较常规兴利调度图方法更大的经济效益.     

金昌二坝渠调水系统水能水量优化调度研究

针对金昌市二坝渠调水系统中供水水库与受水水库间输水渠有较大落差的特点,为解决输水渠不合理的年调水流量过程造成渠道梯级电站弃水量较大和受水水库供水综合效益低等问题,研究以水库缺水量最小和渠道蕴藏水能资源最大为优化目标,建立了调水系统水能水量联合调度模型。采用基于Pareto强度的多目标遗传算法求解调水流量序列的非劣解集,并基于最优调水流量过程利用"优化-模拟-仿真"的技术框架模拟分析了供水水库与受水水库的调度函数与调度规则。结果表明:优化调度方案合理可行,提高了渠道调水的有效性,增加了受水水库的综合效益,获取调水与发电双赢。     

水库防洪调度分段试算法及应用

分析水库防洪优化调度最大削峰目标函数的物理意义,给出最大削峰准则在防洪库容约束下的解析最优解.根据水库防洪优化调度模型解的结构,提出逐步引入约束条件分段试算求解方法.分段试算法的实例研究以及分段试算法与动态规划法的对比研究结果表明:分段试算法能在不增加附加约束的条件下有效避免水量优化问题多解的难题,得到具有可操作性的最优解,并比动态规划法具有更高的计算速度.     

基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法及应用

以实现梯级水库群或者水源连通工程水量补偿式调节为目标,针对并联水库的联合供水特征,采用引水限制调度线控制引水水库可引水量,引入粒子群算法构建了并联水库优化调度模型。通过优化引水调度线提出可以改进并联水库系统的调度规则和调度方法,将优化和常规调度有机结合,并根据并联水库系统实际运行条件设置模型的目标函数、约束条件和参数设置方法。以X市S水库和L水库组成的并联水库系统为实例,采用该模型进行优化模拟。结果表明:并联水库系统经优化年均弃水量比两库单独供水的弃水量减少5 496万m~3,末库容比两库单独供水时提高203万m~3。在95%供水保证率时,并联水库系统供水系统的年供水能力比双库单独供水能力之和提高了5 556万m~3。优化形成的引水限制调度线分布形态合理,并联供水系统经过优化大幅度提高了水库系统的供水能力,证明了基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法的可行性,该方法对并联水库联合调度具有重要参考价值。     

基于耗水率动态规划模型的水电站水库优化调度

目前水电站水库优化调度常侧重于提高算法的精度和计算的速度,往往忽视了优化调度模型本身的合理性和准确性。综合耗水率是衡量水电站经济运行情况的重要指标。基于耗水率动态规划模型的水电站水库优化调度方法,依据水电站长期运行的历史资料,采用水电站综合耗水率参数作为水电站水库优化计算的基础,使优化结果更符合水库经济运行的实际要求。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。     

雅砻江下游梯级水库综合调度规则优化方法

以综合运行水位控制线、防弃水线、防破坏线、防洪限制水位和死水位作为水库调度指导线,并构成水库调度图,围绕该调度图制定水库综合调度规则,进而建立了调度图模拟-优化模型。选取雅砻江下游梯级水库作为研究对象,采用模拟-优化技术对调度图进行优化。采用优化后的调度图指导水库群模拟运行,模拟运行结果验证了该调度图具有良好的可操作性和实用价值。     

大系统分解协调在库群防洪优化调度中的应用

文章介绍了大系统分解协调理论,建立了串联、并联库群水库防洪优化调度模型.以澧水流域并联系统为例进行了优化调度计算,并以常规调度方案成果进行了分析比较论证.     

Optimal Management of an Overexploited Aquifer under Climate Change: The Lake Karla Case

This paper presents a study for finding the optimal management plan of an overexploited aquifer under global climate change. The study area is the aquifer of the basin of Lake Karla, located in the eastern part of Thessaly in Greece. An optimization method has been used to evaluate the optimum volume of water that can be extracted from the aquifer and the optimum position of the wells with the objective of water table rise to a desirable sustainable level, taking into consideration the climate change forcing. The modelling system consists of a series of interlinked models: a hydrological, a lake-aquifer, a reservoir operation, a groundwater, and an optimization model. The climate change forcing on precipitation and temperature has been evaluated using the outputs of Canadian Centre for Climate Model Analysis General Circulation Model (CGCMa2) and a hybrid downscaling method which combines a multiple regression (MLR) model and a timeseries model for two socioeconomic emissions scenarios. The results of this study show that climate change plays an important role, as it affects the optimum volume of the extracted groundwater and the position of the irrigation wells.     

含支线调蓄的调水系统水库群联合调度

针对调水工程与其支线调蓄工程所面临的复杂水库群联合调度问题,以陕西省引汉济渭调水工程及其支线调蓄工程焦岩水库、玉带河水库构成的联合调度系统为工程实例,运用拓扑概化方式揭示了各水源之间的水利－水量联系,并由此构建了联合调度模型,采用协同粒子群算法求解了10 a长系列调度,提出了单一水库多目标供水方案,解析了耦合系统补给调水效果。结果表明：支线调蓄工程能够在均衡多目标供水效益的基础上,通过耦合系统有效增加补给调水量,显著改善调水过程。     

Assessment of Stochastic Operation Optimization for Reservoirs of Contrasting Scales

Deriving optimal release policies for dams and corresponding reservoirs is crucial for the sustainable water resources management of a region as they directly control the distribution of water to several users. Mathematical optimization algorithms can help in finding efficient reservoir operating strategies taking into account complex system constraints and hydrologic uncertainty. The robustness of operation optimization models may be influenced by physical reservoir characteristics such as size and scale and the effectiveness of a model for a particular case study does not always guarantee the same level of success for another application. This research focused on assessing the applicability of an implicit stochastic optimization (ISO) procedure to derive rule curves for two different dams of contrasting reservoir scales in terms of physical and operational characteristics. The results demonstrated the feasibility of the proposed technique for both small- and large-scale systems in view of the lower vulnerability provided by the ISO-derived policies in contrast to operations carried out by the standard reservoir operating policy as well as the proximity of the ISO operations with those by perfect-forecast deterministic optimization. The ISO procedure also provided operating rules similar to, and even less vulnerable than, those derived by stochastic dynamic programming.     

多沙河流水库自适应控制运用

在对现有水库运用模式进行比较分析的基础上,提出了多沙河流水库自适应控制运用的概念,建立了相应的运用模式。该运用模式不仅基于历史的水沙条件,而且兼顾了当前的来水来沙条件、水库地形条件、水库泄流能力、水库的功能等方面的综合影响,并通过多目标优化方法确定坝前运行水位和下泄流量,较现有的运用模式更能体现实际变化规律。为检验该模式的合理性,通过河工模型进行了不同运用方案的排沙试验,并进行了数学模型计算,其结果表明,水库的排沙主要集中于洪峰,水库在运用过程中若能在峰期合理控制,则可以达到既能大量排沙又能增大蓄水的目标,论证了本文建立的水库的自适应控制运用模式的合理性和可行性。     

基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型及其应用

为解决多个用户的用水竞争矛盾,改变经济社会用水长期挤占生态环境用水的不合理现状,把水库下游的河流生态系统作为一个独立用水户,进而按照水库用水户的优先级,制定水库分区供水调度仿真规则;为解决水库调度方案的最优性与可操作性的统一问题,构建多用户供水保证率最大化且尽可能均衡的水库优化调度模型目标函数;在此基础上建立了基于仿真规则与智能优化的水库多目标调控模型。以潘家口水库为例,计算了现状供水规模下的水库调度方案,绘制了水库多用户分区供水调度图。结果表明:本文模型有效,提出的水库分区调度方案较之现行调度,可在不降低兴利和防洪效益的前提下,显著提高水库下游河道生态系统的供水保证率。