基于组合赋权-理想点法的梯级水库蓄水研究

为了协调多沙河流上梯级水库运行过程中防洪与兴利之间的矛盾,首先分析汛末提前蓄水对梯级水库防洪、兴利以及泥沙淤积的影响,然后构建梯级汛末蓄水方案多目标决策模型,利用基于粒子群的多目标搜索算法筛选出非劣解方案集,最后利用组合赋权-理想点法对非劣解集进行综合评价,得出协同优化各目标的最佳蓄水方案。将该模型应用于某流域两个串联水库的汛末蓄水研究,结果表明:根据该模型确定的蓄水最优方案与原方案相比,梯级汛末蓄满率增大了59%,多年平均年发电量增加了0.28亿k W·h,而防洪风险率与库容淤损率仅有小幅度增大。在对水库防洪安全及淤积库容影响不大的情况下,该方案较显著地提高了梯级的兴利效果。     

水库水沙联合调度多目标决策模型

针对水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾，本文首先建立了水库防洪、发电及航运调度子模型；然后，以水库防洪、发电及航运效益为基本目标，应用多目标决策方法，建立了水沙联合调度多目标决策模型；为减少水沙联合调度计算的工作量和难度，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，据此合理进行水沙联合调度；最后，将该模型应用到三峡水库汛末蓄水的研究中，得到一个兼顾各目标要求的蓄水方案。     

长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术

通过将水沙动力学与水库调度优化理论相结合,围绕长江流域梯级枢纽泥沙调控关键技术开展研究。在改进恢复饱和系数、非均匀沙挟沙力等关键计算模式的基础上,完善并集成长江上游梯级水库群水沙数学模型、长江中下游复杂江湖河网水沙数学模型和典型河段平面二维水沙数学模型,构建了江河湖库水沙输移模拟模块。基于泥沙对防洪、发电、航运和长期使用4个主要目标的影响,构建了长江泥沙优化调控目标函数,进而集成水沙输移模拟模块构建了长江泥沙优化调度模型,并提出了基于预构泥沙信息库、结合BP神经网络的模型求解方法和非劣解集的改进灰靶评价方法。在此基础上,以三峡水库为例,提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案以及长期分阶段泥沙调控策略。     

溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度研究

由于溪洛渡、向家坝水库与三峡水库蓄水时间上的同步性,使三峡水库蓄水难度进一步加大,进而影响其综合效益的发挥。为满足下游地区在蓄水期对上游梯级水库下泄流量的新要求,研究金沙江溪洛渡、向家坝水库与三峡水库联合蓄水调度方案,优化梯级水库蓄水过程。在综合分析防洪、泥沙、库区、发电及供水等指标基础上,推荐梯级水库蓄水调度方案。防洪、库区淹没及泥沙淤积的影响分析表明,所提方案可进一步缓解下游地区的供水压力,对金沙江梯级水库联合蓄水调度一定实践指导意义。     

水库水沙优化调度

摘 要:针对水沙优化调度多目标、高维和难以求解的特点,利用约束法将多目标模型转化为单目标模型,并采用全局搜索能力和收敛性较强的鲶鱼效应粒子群算法求解水沙优化调度模型.该算法利用鲶鱼效应对种群多样性的动态调节和驱赶作用,克服了粒子群容易陷入局部最优的缺点.实例验证表明,优化结果给出了较为满意的水库发电与泥沙淤积的非劣解集及水库非劣运用过程,算法具有有效性和通用性.     

水库水沙联调的多目标规划模型及其应用研究

本文运用多目标规划的思想方法,建立了水库水沙联调的多目标动态规划模型,并提出了三阶段逐次迭代求解非劣解集的算法。该模型为协调水库排沙减淤与兴利之间的矛盾提供了一个新的途径,所提算法能有效地克服多维多目标动态规划可能遇到的“维数障碍”。实例研究表明,本模型能方便地给出水库发电与排沙的非劣解集及相应的水库非劣运用过程,同时也验证了本模型及其算法的有效性和通用性。     

溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库联合蓄水方案与多目标决策研究

为协调好梯级水库联合蓄水调度过程中防洪、发电、蓄水和航运等目标之间的矛盾,实现各水库蓄水时机与蓄水进程的协同优化,以溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库为例,推求了可权衡防洪与兴利之间矛盾的梯级水库联合蓄水方案,主要研究内容主要包括以下3个部分:(1)风险分析,推求了汛末各分期内坝前最高安全水位约束和联合蓄水方案的防洪风险;(2)兴利效益分析,分析了联合蓄水方案的发电和蓄水等兴利效益;(3)多目标决策,评价了联合蓄水方案的防洪风险、发电和蓄水效益,得出了最优非劣质蓄水方案。研究结果表明:溪洛渡-向家坝-三峡梯级水库的较优联合蓄水方案,分别为9月5日起蓄的同步起蓄方案和9月1日-9月5日-9月10日起蓄的异步起蓄方案,较原设计蓄水方案,年均发电量可分别增加23.76和20.43亿k W·h,增幅分别为3.25%和2.78%;蓄水率可由96.73%分别提高至97.51%和97.57%,两者均可在不降低原防洪标准的前提下,提高梯级水库的综合效益,前者的发电效益较优,而后者的蓄水效益较优。     

基于水库-河道耦合关系的水库水沙联合调度模型研究与应用

为使多沙河流水库既能实现防洪、发电和生态等综合效益,同时又能兼顾下游河道维持一定过流能力的目标,运用动态规划方法构建了基于水库-河道耦合关系的水库多目标优化调度数学模型,集成了水库减淤效益、发电效益、下游河道河床演变3个计算子模块。其中下游河道河床演变计算子模块是整个数学模型的核心模块,它的年度计算结果既作为水库调度寻优的判别条件,又通过实时反馈更新了下一年度水库优化调度计算的边界条件。将该模型应用到黄河小浪底水库水沙联合调度的研究中,结果表明,在维持下游河道4000 m3/s左右的中水河槽的基础上,构建的模型能充分权衡下游防洪、库区减淤、电站发电之间的关系,实现了水库综合效益的优化。该结论为研究多沙河流水库水沙联合优化调度提供了新的思路和理论依据。     

基于改进NSGA-Ⅱ的黄河下游水库多目标调度研究

水库兴利、防洪和生态等目标之间既非完全协调也非完全对立,这是多目标间协调的物理基础。本文综合考虑水库不同目标间的矛盾性和统一性,构建考虑生态和兴利的水库多目标优化调度模型,为提高模型求解效率,本文提出了一种基于个体约束和群体约束技术的改进快速非劣排序遗传算法(ICGC-NSGA-Ⅱ)。以黄河下游小浪底-西霞院梯级水库为例进行多目标优化调度,综合考虑下游不同时期各生态功能用水和综合利用需求,建立黄河下游梯级水库多目标调度模型,并采用ICGC-NSGA-Ⅱ求解,探究水库的供水效益、发电效益和生态效益之间的关系。实例研究表明,改进算法能在较短时间内获取一组反映多目标间非劣关系的调度方案集。黄河下游生态、综合供水和发电效益之间存在不对称竞争关系,一方面随发电量增加,生态供水和综合供水保证率均呈下降趋势;另一方面发电和生态供水竞争强烈,而与综合供水竞争关系较弱。研究成果可为制定黄河下游多目标共赢的调度方式提供理论基础和决策依据。     

白石水库调度方案探析

根据白石水库的实际特点,构建满足防洪、供水、减淤和改善水质4个目标要求的水沙联合调度多目标模型,以白石水库2000—2009年的水库水沙资料为基础,拟定3种水沙调度运作方式,采用遗传算法和多目标加权均衡排序相结合的方法进行多目标求解。计算结果表明:蓄水运用,汛期低水位相机排沙,兼顾改善水质方案为最佳水沙联合调度方案。