[发明专利]三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法

说明书

一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，包括步骤一、基于聚合‑分解理论和预蓄预泄法，解析三维及以上梯级水库之间的预蓄水位上限之间关系；步骤二、建立以洪水预报有效预见期内防洪风险率、欠发风险率以及欠蓄风险率最小为目标函数，汛期运行水位为决策变量，人工鱼群算法为优化求解算法的优化调度模块，给出汛期运行水位动态控制非劣解集，为多目标决策模块提供决策方案集；步骤三、建立以最小化防洪风险率、欠发风险率、欠蓄风险率和最大化发电量、蓄水率为评价指标，以网络分析法为多目标评价方法的多目标决策模块，优选汛期运行水位动态控制决策方案，为梯级水库汛期运行水位联合动态控制方案的科学制定提供理论依据与技术支撑。

技术领域

本发明涉及水库优化调度技术领域，具体是一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法。

背景技术

汛期运行水位动态控制为解决我国防洪与兴利之间的矛盾提供了一条有效途径。水库汛期运行水位动态控制理论方法有了很大的发展，从单一汛限水位、分期汛限水位静态控制发展到汛期运行水位动态控制，充分利用暴雨洪水等季节性变化规律特征和气象水文预报信息，在有效预见期内通过预报预泄等方法适当抬高水库运行水位，在不降低防洪标准的前提下达到增加水库综合兴利效益的目的。因梯级水库之间存在一定的水力联系和库容补偿，单纯提高某一水库的汛期运行水位，未必能提高梯级水库的洪水资源利用率。相对于单一水库汛期运行水位动态控制问题，梯级水库汛期运行水位的联合运用与动态控制问题更加复杂，其复杂度主要表现在：①水力联系复杂，防洪库容的合理补偿分配难度大；②水库维数和防护对象增加，汛期运行水位动态控制的风险分析难度增加；③各水库水文预报的有效遇见期长短不一，梯级水库预报补偿调度难度增加。三维及以上梯级水库与二维梯级水库的汛期运行水位动态控制调度相比，其难点主要表现在：二维梯级水库汛期运行水位动态控制上限之间关联方程存在解析解，三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制上限之间关联方程的解析解尚不明确。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明基于“模拟-优化-决策”框架，综合运用聚合-分解理论、预蓄预泄法、人工鱼群算法和网络分析法等理论方法，构建三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制的通用模型，提出了一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，可为梯级水库汛期运行水位联合动态控制方案的科学制定提供理论依据与技术支撑。

一种三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，包括如下步骤：

步骤一、建立模拟调度模块：基于聚合-分解理论和预蓄预泄法，解析三维及以上梯级水库之间的预蓄水位上限之间关系；

步骤二、建立优化调度模块：建立以洪水预报有效预见期内防洪风险率、欠发风险率以及欠蓄风险率最小为目标函数，汛期运行水位为决策变量，人工鱼群算法为优化求解算法的优化调度模块，给出汛期运行水位动态控制的非劣解集，为多目标决策模块提供决策方案集，其中汛期运行水位的上限由步骤一建立的模拟调度模块推求得到；

步骤三、建立多目标决策模块：建立以最小化防洪风险率、欠发风险率、欠蓄风险率和最大化发电量、蓄水率为评价指标，以网络分析法为多目标评价方法的多目标决策模块，按照优化调度模块给出的决策方案集优选汛期运行水位动态控制的决策方案。

如上所述的三维及以上梯级水库汛期运行水位动态控制方法，所述步骤二中各目标函数公式如下，

(1)防洪风险率R_F最小

式中，为洪水预报有效预见期内第i个水库的防洪风险率；Z_i为第i个水库的当前运行水位；Z_s为第i个水库的防洪安全控制水位；N为水库数目；t_c为洪水预报起始时刻；T_y为洪水预报有效遇见期；t为当前时刻；n为洪水预报有效预见期内的时段数；