[发明专利]基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容分配方法

说明书

技术领域

本发明属于水库群联合防洪调度技术领域，更具体地，涉及一种基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容分配方法。

背景技术

当遇到持续性大暴雨时，降雨通过产汇流形成河川径流，当径流量超过了河道的安全泄流量时，河堤可能溃决，从而导致河道内洪水外泄，形成洪涝灾害。随着国家在水利建设方面的投入，各流域修建的水库数量急剧增长，形成了混联水库群和多梯级水库群。因此，运用水库群联合防洪调度技术，充分发挥水库群整体的防洪能力，降低水库群防洪系统的防洪风险，减少洪涝灾害损失是国家重大的现实需求。在满足各水库所在河流与共同防洪区域的防洪要求的基础上，如何利用水库群联合防洪调度科学合理的分配水库群的防洪库容，实现各水库防洪库容的优化分配，有效降低水库群的防洪风险，是亟待解决的重大关键技术。

现有的水库群联合防洪调度防洪库容优化分配方法有等比例蓄水、剩余防洪库容最大和系统线性安全度最大等方法，这些方法能在实际使用中存在以下缺陷：

1、等比例蓄水方法假定各水库均同时蓄水同时泄水，与水库群实际的蓄泄水过程差别较大；剩余防洪库容最大方法在使用过程中，各水库剩余防洪库容权重的确定依赖于人为的主观判断，权重的确定因人而异。

2、系统线性安全度最大方法假定单个水库安全度与其防洪库容最大使用比例之间是线性关系，即单个水库在其防洪库容使用的过程中使用相同防洪库容对其防洪安全性造成的影响是相同的，这与实际情况不符。

3、系统线性安全度最大方法假定水库群防洪系统安全度是水库群各个水库安全度的平均值，这使得安全度相同水库中防洪库容较大水库使用的防洪库容较多，不利于防洪库容较大水库的防洪安全。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容分配方法，其目的在于优化水库群防洪库容，提高水库群流域防洪的整体效益，有效降低单个水库的防洪风险。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容分配方法，包括如下步骤：

(1)根据水库在整个调度期内防洪库容的最大使用比例获取单个水库的非线性安全度S_i；其中，i＝1,2,…,n，n为水库群中水库的总个数；

步骤(1)具体包括如下步骤：

(i)计算第i个水库在整个调度时段内的最大使用防洪库容V_i,max＝max{V_i,t-V_i,low|t＝1,2,…,T}；其中V_i,t为第i个水库t时刻水位对应的库容，V_i,low为第i个水库汛限水位对应的库容，T为总调度时段数；

(ii)根据上述的最大使用防洪库容计算第i个水库在整个调度时段内防洪库容的最大使用比例α_i,max＝V_i,max/(V_i,up-V_i,low)，其中V_i,up为第i个水库防洪高水位对应的库容；

(iii)根据上述的最大使用比例计算第i个水库的非线性安全度

(2)根据水库的非线性安全度S_i获得水库群防洪系统的非线性安全度S＝min{S_i|i＝1,2,…,n}；

(3)以水库群联合防洪控制站的超标洪量最小和水库群防洪系统非线性安全度最大为目标，并考虑相应的约束条件，建立基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容优化分配模型；

(4)采用线性规划方法对上述的水库群防洪库容优化分配模型进行求解；根据求解的计算结果得到各调度时段水库群各水库防洪库容的优化分配方案。

优选地，上述基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容分配方法，在保证各水库所在河流的防洪要求与共同防洪区域的防洪要求的基础上考虑防洪库容的优化分配，以水库群联合防洪控制站的超标洪量最小和水库群防洪系统非线性安全度最大为目标，建立基于系统非线性安全度最大的水库群防洪库容优化分配模型如下：

(i)目标函数如下：

maxf₂＝maxS；

(ii)约束条件：

水量平衡约束：V_i,t+1＝V_i,t+(Q_i,t-q_i,t)Δt