水库群防洪调度防洪库容优化分配模型研究与应用

摘要

洪水灾害是我国常见的严重自然灾害之一。经过几十年的水利工程建设，各大流域上以水库群为主体的防洪调度工程已初具规模。但是，由于各水库设计防洪库容大小、防洪调度运行方式、空间地理位置等自身条件的限制，运用单一水库进行防洪调度是难以抵御大洪水的。随着水库群联合调度技术的发展，水库群联合防洪调度已成为实现流域防洪安全的有效手段。在汛期充分利用水库群的空间补偿作用拦滞洪水，可有效提高下游共同保护区域的防洪安全。因此，寻求合理的水库群防洪库容优化分配方法，充分发挥水库间的协同作用，是防洪调度中面临的关键技术问题。本文主要针对水库群联合调度防洪库容优化分配问题，以长江上游水库群系统为例展开研究，主要工作和创新性成果如下：
　　首先，为了解决水库群防洪调度过程中各水库库容使用不均衡问题，提出了同步蓄水调度策略，构建了同步蓄水的防洪库容优化分配模型，运用线性规划进行求解，以长江上游水库群系统为研究对象，计算结果表明相比常规的超标洪量最小策略，同步蓄水策略能够统筹水库群，使每个水库所承担的防洪风险趋于一致。其次，针对线性安全度策略在调度中会出现单个水库的库容使用率高导致防洪风险较大的问题，提出了安全度与库容使用率的非线性函数关系式，构建了水库群非线性安全度最大的防洪库容优化分配模型，运用PO A算法求解，该策略可使安全度下降速率随库容比例变化而改变，实例计算结果表明该策略可以兼顾水库群与单个水库的安全度情况。再次，为了解决传统的聚合分解模型无法分配串联水库中上下游水库来水量的问题，增加了针对串联水库的同步蓄水规则，引入了非线性安全度目标，构建了聚合分解的混联水库群防洪库容优化分配模型，运用精英变异粒子群优化算法对聚合水库调度函数参数进行优化，再通过分解子模型得到每个水库的出库流量，实例计算结果表明改进后的混联水库群聚合分解模型，在保证水库安全的前提下可有效降低防洪控制站的超标洪量。最后，设计并开发了水库群防洪调度系统，集成了上述三种模型，该系统能够快速得到计算结果，用户可以通过浏览器为决策者提供及时的信息，将该系统运用在长江上游水库群实例中，为长江上游水库群防洪调度提供了技术支持。

目录

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状及存在问题

1.3 本文主要研究内容和章节安排

2 同步蓄水的防洪库容优化分配模型

2.1 数学模型

2.2 模型求解方法

2.3 实例应用与结果分析

2.4 本章小结

3 水库群非线性安全度最大的防洪库容优化分配模型

3.1 安全度定义

3.2 数学模型

3.3 优化模型求解

3.4 结果分析

3.5 本章小结

4 聚合分解的防洪库容优化分配模型

4.1 数学模型

4.2 模拟优化方法

4.3 结果分析

4.4 本章小结

5 水库群防洪调度系统设计与开发

5.1 系统开发架构及功能设计

5.2 面向对象调度模型的结构设计

5.3 模块功能展示

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献