金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪调度研究及系统开发

摘要

长江是我国第一大江,水能资源蕴藏丰富,是当前国家水能开发的重点。长江上游干流宜宾到玉树之间的河段为金沙江,总落差达5100多m,占整个长江总落差的95％左右。长江控制流域气候复杂、雨量丰沛,但降雨年内分配不均匀,导致流域内多发水旱灾害。位于湖北宜昌的三峡水库是我国最大的战略性水库,防洪是其首要任务,三峡水库可通过调节径流,优化流域水资源分配,达到“对上游调蓄,对中下游补偿”的目的。随着金沙江下游河段的开发,拟建的乌东德、白鹤滩水电站已经展开了移民工作,且分别计划于2014年和2013年工程主体开工,而溪洛渡、向家坝水电站已经在建,且均进行了首批机组发电试运行。按照金沙江下游4库梯级的规划建议,结合长江防洪远景的总体安排,金沙江下游4库梯级的防洪任务除了承担各个水库自身的防洪要求以外还要配合川江防洪,同时分担长江中下游的防洪任务。因此,开展金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪调度研究对于长江防洪这一现实问题来说刻不容缓,本文便是在此背景下展开相关研究。
　　首先,本文论述了常规水库防洪单目标调度的理论和方法,在此基础上针对金沙江下游4库梯级联合三峡梯级库群防洪的工程实际,基于最大削峰准则建立了可应用于该梯级水库群防洪的单目标优化调度模型,并利用简化控泄法对其进行了求解。之后,通过对比三峡梯级单独调度的防洪情景,分析了金沙江下游4库梯级联合三峡梯级库群防洪对长江流域防洪形势的远景影响。
　　其次,针对该工程实际中存在的多目标问题,综合考虑各水库坝身防洪安全及上下游防护区安全等任务需求,确立了该水库群防洪多目标优化调度模型,运用多目标粒子群优化算法对模型进行了求解,得到了分布均匀且范围广的调度方案集供决策者评价优选。分别选取1981年和1998年为典型洪水年,对各典型年不同频率下的设计洪水进行了水库群防洪多目标优化调度,实例研究结果表明,相比于三峡梯级单独运行,该梯级水库群联合防洪可有效削减三峡梯级的入库洪峰洪量,降低三峡坝前最高水位,提高长江中下游的防洪能力。
　　最后,本文设计了金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪调度系统模块开发的系统架构,论述了数据处理和模型方法的设计方案,结合国家科技支撑计划课题专题(2008BAB29B08-06)的研究内容,将该模块集成到“流域梯级联合调度决策支持系统”中,为相关单位和部门制定长江中上游流域开发政策和确定防洪调度规程提供了数据参考和决策依据,在长江流域开发以及中下游防洪工程实际中得到了应用和检验。

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1 绪 论

1.1选题背景及意义

1.2水库(群)防洪调度问题研究现状和趋势

1.3本文主要研究内容和章节安排

2 金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪单目标调度研究

2.1引言

2.2水库(群)防洪调度概述

2.3水库(群)防洪调度优化准则及调度模型

2.4金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪单目标调度模型及求解

2.5本章小结

3 金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪多目标调度研究

3.1引言

3.2多目标优化问题概述

3.4基于粒子群的多目标优化算法设计

3.5 MOPSO在梯级库群防洪多目标调度中的实例应用研究

3.6本章小结

4 金沙江下游梯级联合三峡梯级库群防洪调度系统模块设计

4.1引言

4.2模块开发架构及系统功能设计

4.3面向对象的调度模型和算法结构设计

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1研究工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间参与的科研项目

附录2 攻读硕士期间发表的论文