跨流域水库群联合调度规则研究ReservoirOpera.

跨流域水库群联合调度规则研究ReservoirOpera.
跨流域水库群联合调度规则研究ReservoirOpera.

Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2015, 4, 216-227

Published Online June 2015 in Hans. https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/journal/jwrr

https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/10.12677/jwrr.2015.43026

Reservoir Operating in Multi-Reservoir for Water Transfer System

Na Liu, Yu Li, Wei Ding, Bo Xu, Chi Zhang

Institute of Water Resources & Flood Control, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning

Email: nicolena1215@https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,

Received: Jun. 2nd, 2015; accepted: Jun. 22nd, 2015; published: Jun. 25th, 2015

Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).

https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/licenses/by/4.0/

Abstract

In the inter-basin reservoirs joint scheduling, pilot scale to determine reservoir design reliability after each water user and allowed to happen damage depth of competition. Usually different damage depth of water is allowed to happen and is a constant value, when more or less the same in a continuous impact on reliability of water supply. In this paper, aiming at this problem, consider optimizing damage depth when scheduling rules to improve the reliability of water supply, in order to meet the requirements of water supply. Based on the H reservoir, Dahuofang reservoir and Biliuhe reservoir of inter-basin water transfer project as an example, in conventional scheduling rules and optimization after damage depth of water supply reservoir group of scheduling rules of joint scheduling, and carries on the comparative analysis of two kinds of scheduling schemes. Points out the advantages and disadvantages of two kinds of schemes for reservoir dispatching decision-making department provides a new thought of scheduling.

Keywords

Inter-Basin Water Transfer and Supply, Optimized Dispatching, Combined Dispatching Chart, Destroy Depth

跨流域水库群联合调度规则研究

刘娜,李昱,丁伟,徐博,张弛

大连理工大学,水资源与防洪研究所,辽宁大连

Email: nicolena1215@https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,

收稿日期:2015年6月2日;录用日期:2015年6月22日;发布日期:2015年6月25日

作者简介:刘娜(1990-)女,甘肃定西人,硕士研究生,主要从事水资源规划及水库优化调度研究。

跨流域水库群联合调度规则研究

摘要

在跨流域水库群联合调度中,引水规模确定后水库各用水户的设计保证率和允许发生的破坏深度呈现竞争关系。通常情况下不同用水户所允许发生的破坏深度是一个定值,在遭遇连续枯水年时会对供水保证率产生影响,本文针对这一问题,在制定调度规则时考虑优化破坏深度来提升供水保证率,以满足供水要求。本文以H水库-大伙房水库-碧流河水库的跨流域调水工程为例,分别以常规调度规则和优化供水破坏深度后的调度规则进行水库群联合调度,并对两种调度方案进行对比分析,指出两种方案的优缺点,为水库调度决策部门提供了一个新的调度思路。

关键词

跨流域引水与供水,优化调度,联合调度图,破坏深度

1. 引言

我国在跨流域水库群联合调度方面已开展了大量的理论研究与实践工作,一批学者相继对库群优化调度进行了研究:周惠成等[1]以受水水库弃水量最小作为目标,建立碧流河水库跨流域引水的调度模型,同时采用动态规划逐次逼近法优化求解;胡尧文等[2]研究浙江省跨流域调水工程中调水水库与受水水库联合调度时,运用聚合分解法以及并行运算制定引水规则;尹正杰、张建云等[3] [4]根据水库不同供水目标,设置不同的限制供水线和限制供水系数,而限制供水系数设定在用水户供水允许破坏的深度范围内,对于用水户的损失较小,是目前应用广泛的供水调度图;王银堂等[5]通过调水水库调度图确定引汉水量,运用多层次分解协调的逐步迭代寻优算法使得整个水库联调系统达到效益最优;郭旭宁等[6]针对观音阁、葠窝及汤河水库组成以供水为主的混联水库群构建虚拟聚合水库,优化联合调度图并制定各水库的供水方案;方淑秀等[7]以引滦工程为例,采用聚集解集技术降维指导水库调度,同时还采取分级管理制度进行水库的联合调度。

然而上述研究大都固定了用水户的破坏深度,没有考虑用水户不同的破坏深度对供水保证率的影响,本文针对以H水库、大伙房水库和碧流河水库三库联合调度为实例对象,分别以常规调度规则和优化供水破坏深度后的调度规则进行水库群联合调度,并对两种调度方案进行对比分析,指出两种方案的优缺点,为水库调度决策部门提供了一个新的调度思路。

2. 水库群联合调度模型建立与求解

水库群跨流域引水与供水联合优化调度问题实质上是一个多水源、多用户的水资源优化配置和调度问题,其调度图可认为是各成员水库的引水与供水调度图的组合形式。在求解水库联合调度图时将历史长系列模拟与优化技术相结合[8],运用改进的遗传算法GA,对联合调度图中引水、供水调度规则进行优化,首先采用随机生成的方式产生初始种群,之后进行选择、交叉和变异等遗传操作,产生出新的较优种群,最后收敛到一个拥有最优适应度(目标函数)的解集,即迭代求出优化的水库引水与供水联合调度图。

2.1. 目标函数

水库跨流域调水涉及调水水库和受水水库,调出区水库的主要目的是保证自身供水任务的同时向外调水以满足受水水库工业与生活用水的增加,受水区水库主要是尽可能满足供水需求。因此,以所有水库的“弃水量”之和最小为目标建立水库群调度模型。

跨流域水库群联合调度规则研究

,11

min {}N T

i t i t SU SU ===∑∑ (1)

式中:SU 为水库群总弃水量;SU i,t 为水库i 在t 时段的弃水量;N 为水库个数;T 为时段总数。

2.2. 约束条件

① 水量平衡约束;② 水库水位约束:水库蓄水量应约束在库容上限和死库容之间,库容上限分别为汛限水位和正常蓄水位;③ 跨流域引水量受管道最大引水能力的约束;④ 各用水户受破坏深度和供水保证率的约束。

2.3. 供水规则

供水调度图共有四条控制线,如图1所示,调度控制线将其分为三个分区,调度图中水库水位上限和死水位确定调度图的上下区间,农业供水限制线、工业与生活供水限制线确定水库是否限制供水。在一定时段内:当水库水位位于农业限制供水线之上、水库最高蓄水位之下时,水库工业、农业供水均按需供水;当水库水位位于农业限制供水线之下、工业与生活限制供水线之上时,工业正常供水,农业供水按限制系数限制供水;当水库水位位于工业与生活供水限制线之下、死水位之上时,工业、农业供水均按各自的限制系数限制供水。一般农业供水限制系数为0.7,工业生活供水限制系数为0.9,即其允许的破坏深度分别为0.3和0.1。

2.4. 引水规则

水库引水涉及调水水库和受水水库,受水水库的引水决策是调水水库的调水调度图和受水水库的引水调度图的一个组合决策过程[9]。

如图2(a)是受水水库的引水调度图,图中共四条控制线,包括水库水位上限(汛限水位和正常蓄水位)、引水控制线1 (不引水线)、引水控制线2 (满引水线)和死水位,四条控制线将调度图划分为三个分区。在一定时段内:当水库水位较高,即位于引水IV 区时,水库不引水;当水库水位位于引水V 区时,水位位于引水控制线1和引水控制线2之间,此时水库按一定的比例引水;当水库水位位于引水VI 区时,水库按照各时段规划的最大引水能力引水,称为满引。

如图2(b)是调水水库的调水调度图,图中共有三条控制线,包括水库水位上限(汛限水位和正常蓄水位)、调水控制线和死水位,三条控制线从上至下将调度图划分为可向外调水区和不可向外调水区。在一定时段内:当水库水位位于水库水位上限以下调水控制线以上,即可向外调水区,此时水库可向外引水;当水库水位位于调水控制线以下死水位以上,即不可向外调水区,此时水库不可向外调水。

Figure 1. Water supply dispatching chart of joint optimal operation in

multi-reservoir water transfer system

图1. 跨流域水库群联合调度–供水调度图

跨流域水库群联合调度规则研究

(a) 引水调度图(受水水库) (b) 调水调度图(调水水库)

Figure 2. Water transferring chart of joint optimal operation in multi-reservoir water transfer system

图2.跨流域水库群联合调度–引(调)水调度图

3. 实例应用

3.1. 工程背景与意义

为解决辽宁省中部地区严重缺水问题,实现辽宁省各地区的水资源优化调控,位于H流域水量丰沛的H水库向大伙房水库跨流域调水,该工程于1994年8月在《H流域调水工程规划报告》中确定了大伙房水库从H 水库的引水流量为60 m3/s。同时,随着大伙房水库跨流域引水工程的实施,大伙房水库向碧流河水库跨流域调水工程应运而生,其规划碧流河水库年引水3.0亿m3,该工程不仅解决大连市工业生活用水,并改善大连的水生态环境。然而,近年来全球气候变化异常,干旱现象频现,对干旱年间跨流域引水工程的可引水量造成威胁,2014年大连遭遇枯水年,辽宁省水利部门相关文件提出大伙房水库无法保证向碧流河水库引水3.0亿m3,从而影响大连市各用水户的用水需求。因此,有必要研究H水库、大伙房水库和碧流河水库三个水库的联合优化调度,建立H水库、大伙房水库和碧流河水库的联合优化调度模型,在原调度规则的基础上,优化供水破坏深度进行优化调度,完善实际调水工程的规划调度。

3.2. 水库来水及用水资料的确定及整理

1) 选取各水库的入库径流:H水库、大伙房水库和碧流河水库选取1958~2006年共49年长系列资料,所采用的H水库入库径流资料来源于H水库管理局,大伙房水库的天然入库径流资料来自大伙房水库的调度工作手册[10],碧流河水库天然入库径流资料摘自碧流河水库的调度工作手册[11],以此为基础数据建立的水库群联合调度模型。

2) 各水库用水资料:H水库主要用水户为分水口下游供水和向大伙房水库的外调水;大伙房水库跨流域引水工程实施后,大伙房水库主要有三个用水户:一是大伙房水库主要负责的直供工业用水,二是下游区间工农业用水,即为大伙房水库与观音阁-葠窝水库联合调度的工农业供水量,由文献[12]得到该用水过程,三是向碧流河水库跨流域调水,用于增加大连地区的工业供水量;碧流河水库自身用水户有农业用水、工业生活用水以及环境用水,当引水工程实施后,碧流河水库的跨流域引水量将用于增加碧流河水库的工业生活供水量,农业用水及环境用水与引水前相同,其中农业和工业生活用水按调度规则供水,环境用水按100%供给。

H水库下游区间的用水包括河道环境生态用水以及少量工、农业用水,首先由下游区间的径流进行供水,不足部分由H水库进行补偿调度,采用历史长系列逐时段计算获得需要水库补偿的过程,即为H水库的需水过程,其多年平均需水量为为2.37亿m3,在联合调度中必须100%满足。

跨流域水库群联合调度规则研究

按照规划要求,碧流河水库每年可从大伙房水库满引3.0亿m3,调水用于增加大连市的工业用水,因此采用采用试算法推求在95%保证率约束下的碧流河水库工业生活的最大可供水量,其工业生活限制供水系数为0.9,最终得到碧流河水库工业最大可供水量为4.81亿m3,即确定了碧流河水库的工业需水量。

H水库-大伙房水库-碧流河水库多年平均来水、用水及保证率要求见表1。

3.3. 水库群丰枯遭遇频率

按表2的划分标准将三座水库的入库径流进行丰水年、平水年、枯水年的划分。其中,pf = 37.5%和pk = 62.5%为丰枯划分的频率。H水库、大伙房水库和碧流河水库径流组合的丰枯遭遇可分为27种类型,其中丰枯同步的类型有3种,丰枯异步的类型有24种。

根据三个水库的入库径流和表2的划分标准计算水库群丰枯遭遇频率:三库来水丰枯同步频率为54%,三库来水丰枯异步频率为46%。其中,H水库-大伙房-碧流河水库三库同枯的频率为16%,H水库、大伙房水库以及碧流河水库在历史序列中2000~2004年发生严重的连续干旱现象。这对每年从大伙房水库引水3.0亿m3供给大连市的规划造成威胁,特别是出现连续枯水系列后大连市供水将面临严峻形势,其长系列的供水保证率难以达到约束要求,增加水库联合调度的难度。

3.4. H水库-大伙房-碧流河水库引水与供水联合调度

调度模型I:由上述的目标函数与约束条件构成三库引水供水联合调度模型I,其中农业限制供水系数为定值0.7,工业与生活限制供水系数为定值0.9,优化三个水库的引水供水调度图并分析其调度结果;

调度模型II:供水保证率用来表明水库在供水调度过程中缺水时段出现的频率,而破坏深度是对缺水程度的一种体现,两者呈现竞争关系。该模型引入了破坏深度这一优化变量,重新优化求得水库群联合调度的供水规则与引水规则,使得各受水水库均能满足设计的供水保证率,确保水库群的供水安全。

按照上述建模和求解方法,对H水库-大伙房-碧流河水库群联合调度模型进行求解,结合引(调)水与供水调度规则,不断优化水库群联合调度图,最终根据优化的水库群联合调度图及调度规则,对历史序列(1958-2006年)进行长系列模拟调度。表3为不同调度规则下,H水库-大伙房-碧流河水库长系列模拟调度结果。

Table 1. The average water inflow and water use data of each reservoir’s from 1958 to 2006

表1. 各水库1958~2006年年均来水及用水资料

水库项目水量(亿m3) 保证率(%)

H水库来水量入库径流37.14 — 需水量

下游需水 2.37 100 调至大伙房水库水库调度决定—

大伙房水库来水量

入库径流14.92 —

H水库调水水库调度决定— 需水量

直供工业20.0 95 下游区间工农业 5.68 100

调至碧流河水库水库调度决定—

碧流河水库来水量

入库径流 5.38 — 大伙房水库调水水库调度决定—

需水量

直供工业与生活 4.81 95

农业用水0.375 75

环境用水0.158 100

跨流域水库群联合调度规则研究Table 2. Criteria for partitioning runoff into wet, normal and dry years

表2. 丰水年、平水年和枯水年划分标准

类型丰水年平水年枯水年

划分标准x ≥ x pf x pk < x < x pf x ≤ x pk

Table 3. Annual mean regulation results by the combined reservoir dispatching models

表3. H水库-大伙房-碧流河水库长系列调节多年平均计算成果

水库比较项目调度模型I 调度模型II

H水库来水量

/(亿m3)

入库径流36.9 36.9

供水量

/(亿m3)

下游环境 2.42 2.42 调至大伙房水库18.16 17.9 水库蒸发损失/(亿m3) 0.623 0.623 弃水量/(亿m3) 15.69 15.92

大伙房水库来水量

/(亿m3)

入库径流14.77 14.77

H水库调水17.44 17.2

合计32.21 31.97

供水量

/(亿m3)

直供工业19.76 19.83 下游区间工农业 5.65 5.65

调至碧流河水库 2.31 2.14

合计27.72 27.62 工业供水保证率/% 87.7 95.4

水库蒸发损失/(亿m3) 0.595 0.595 弃水量/(亿m3) 3.89 3.75

缺水量/(亿m3) 0.24 0.17

碧流河水库来水量

/(亿m3)

入库径流 5.38 5.38

大伙房水库调水 2.22 2.05

合计7.60 7.43

供水量

/(亿m3)

直供工业 4.75 4.77

农业0.353 0.358

环境0.158 0.158

合计 5.26 5.29 工业供水保证率/% 87 95.2

农业供水保证率/% 76 76

水库蒸发损失/(亿m3) 0.483 0.483 弃水量/(亿m3) 1.85 1.67

缺水量/(亿m3) 0.08 0.06

求解各调度模型,并分析调度结果(见表3):应用调度模型I时,大伙房水库直供工业供水保证率87.7%,

跨流域水库群联合调度规则研究

碧流河水库工业生活供水保证率87%,即保证率小于95%,H水库向大伙房水库年均调水18.16亿m3,大伙房水库向碧流河水库年均调水2.31亿m3;大伙房水库工业供水19.76亿m3,限制供水216次,碧流河水库工业供水4.75亿m3,限制供水226次。

应用调度模型II时,其引水规则与调度模型I一致,供水规则由于优化了破坏深度,受水水库工农业限制供水系数发生变化,当水库水位处于限制供水区时,大伙房水库工业按照工业限制供水系数0.82进行供水,碧流河水库工业和农业分别按工业限制供水系数0.802和农业限制供水系数0.687进行供水。大伙房水库和碧流河水库的工业生活供水保证率均达到95%以上,碧流河水库农业供水保证率达76%,且在供水保证率均达标的情况下水库群供水未发生深度破坏,大伙房水库和碧流河水库的跨流域引水量和弃水量均小于调度模型I的调度结果。由此可见,针对特枯干旱年水库群的引水与供水联合调度,优化破坏深度可以保障水库群满足一定保证率的同时不发生深度破坏,且发挥水库跨流域引水的最大效益。

3.5. H水库-大伙房-碧流河水库联合优化调度图

图3为应用调度模型II得到的水库群跨流域引水与供水联合调度图,其使用规则即为调度规则。

1) 供水规则:大伙房水库和碧流河水库需根据各时段水库初始水位在调度图3(b)和图3(c)中的位置做出供水决策,其中大伙房水库仅有直供工业限制供水线,当水库水位处于水库水位上限和工业限制供水线之间,工业生活按需供水;当水库水位处于直供工业限制供水线和死水位之间,大伙房水库直供工业按0.82限制供水,碧流河水库工业生活按0.802限制供水;当碧流河水库水位处于直供工业限制供水线与农业限制供水线之间时,碧流河水库农业按0.687限制供水。

2) 引水规则:H水库和大伙房水库均需向外调水,根据某一时段各水库初水位处于其调度图中向外调水线线上或线下,制定水库是否向外调水的决策;大伙房水库和碧流河水库均作为跨流域引水的受水水库,其调度图均有两条引水线,即不引水线和满引水线,根据某一时段各水库初水位处于调度图的分区位置来制定引水决策,其中按“一定引水规则引水”时,引水量根据水库初水位在不引水线与满引水线之间按其比例进行折减。3.6. 水库群联合调度模型Ⅰ和模型Ⅱ的结果分析

1) 受水水库的供水量对比分析

应用调度模型II优化破坏深度后,大伙房水库年均直供工业供水量增加了800万m3。大伙房水库在49年历史调度过程中,有34个年份水库直供工业供水量相等,有10年调度模型II的供水量大于模型I,其余5年调度模型II的供水量小于模型I,见图4为不同求解模型下大伙房水库的供水量变化图,图中仅列出模型I和模型II供水量不等的15个年份。

从图4可直观的看出:大伙房水库在枯水年份1989、1992、1997、2001、2002年调度模型II的供水量小于模型I,这是由于优化破坏深度后,大伙房水库直供工业限制供水系数由0.9降为0.82,枯水年水库水位较低,水库直供工业限制供水,导致供水量减少,但保证了大伙房水库的工业供水保证率,保证率由87.7%增加到95.4%。

同理,碧流河水库作为跨流域调水工程的受水水库,当优化破坏深度后,水库的年均直供工业供水量也增加了300万m3。碧流河水库在49年历史调度过程中,有32个年份水库工业生活供水量相等,有15年调度模型II的供水量大于模型I,仅有两年调度模型II的供水量小于模型I,图5为不同求解模型下碧流河水库的供水量变化图,图中仅列出模型I和模型II供水量不等的17个年份。

从图5可直观的看出:碧流河水库在2003和2004年调度模型II的供水量小于模型I,是由于碧流河水库经历了1999~2003年的枯水系列,为满足水库的供水保证率,水库在增大引水的同时还需适度的限制供水,即优化破坏深度后,碧流河水库工业限制供水系数由0.9降为0.802,农业限制供水系数由0.7降为0.687,枯水年水库水位较低,水库工业生活与农业限制供水,导致供水量减少,但保证了碧流河水库的工农业供水保证率,

跨流域水库群联合调度规则研究

(a) H水库-引水调度图

(b) 大伙房水库-引水与供水联合调度图

(c) 碧流河水库的引水供水联合调度图

Figure 3. Inter-basin water diversion for reservoir group and water supply chart of combined dispatching

model II

图3.调度模型II——H水库–大伙房–碧流河水库跨流域引水与供水联合调度图

跨流域水库群联合调度规则研究

Figure 4. Change process of Dahuofang reservoir’s industrial water restrictions years based on different

model solutions

图4.不同求解模型下大伙房水库供水量不相等年份的变化过程

Figure 5.Change process of Biliuhe reservoir’s industrial water restrictions years based on different

model solutions

图5.不同求解模型下碧流河水库供水量不相等年份的变化过程

其中工业保证率由87%增加到95.2%。

2) 跨流域引水量的对比分析

对比调度模型I和调度模型II两种调度规则的调度结果,分别得到大伙房水库和碧流河水库年内各时段的引水和弃水变化过程,如图6和图7所示。

对于“调度模型II”即优化破坏深度的模型求解,由表3可知:大伙房水库作为跨流域调水的受水水库,年均跨流域引水量为17.20亿m3,比“调度模型I”少引水0.24亿m3;从弃水量来看,在满足下游河道生态环境的用水量后,大伙房水库弃水量减少了0.13亿m3;分析图6中大伙房水库引水与弃水的变化,从年内引水量的对比可看出:大部分时段内两种调度模型的跨流域引水量基本一致,而在汛期调度模型II的引水量相对较小;从年内弃水量的对比可看出:水库弃水量主要集中在汛期,而调度模型Ⅱ的弃水量相比调度模型I较小。

由表3可知:碧流河水库作为跨流域调水的受水水库,年均跨流域引水量为2.05亿m3,比“调度模型I”少引水0.16亿m3;从弃水量来看,在满足下游河道生态环境的用水量后,碧流河水库弃水量减少了0.19亿m3;

跨流域水库群联合调度规则研究

Figure 6. Change process of Dahuofang reservoir’s each period water diversion and water surplus through

a year based on different model solutions

图6.不同求解模型下大伙房水库年内各时段引水与弃水变化过程

Figure 7. Change process of Biliuhe reservoir’s each period water diversion and water surplus through a

year based on different model solutions

图7.不同求解模型下碧流河水库年内各时段引水与弃水变化过程

分析图7中碧流河水库引水与弃水的变化,从年内引水量的对比可看出:大部分时段内两种调度模型的跨流域引水量相近,而汛期和1~3月调度模型II的引水量相比调度模型I略有减小,是由于优化破坏深度后,非汛期水库限制供水量相对略有降低,汛期和非汛期水库引水适当减小;从年内弃水量的对比可看出:水库弃水量主要集中在汛期,而调度模型II的碧流河水库弃水量相比调度模型I较小,在49年的历史调度模拟中,碧流河水库有20年弃水量为零,且碧流河水库应用模型II时每年的弃水量均小于模型I,说明应用调度模型II进行水库群跨流域联合调度,引水过程更加合理有效,水库群在满足保证率的同时,增加供水减少弃水,体现跨流域引水工程的实际意义。

水库群联合调度优化破坏深度后,其受水城市需在枯水期相应的减少水库工业供水量。大连市作为资源性缺水城市,是水库群联合调度的受水城市之一,大连市严格执行用水总量控制,充分考虑节水措施,并适当限制高用水、高耗水行业发展,在节水措施落实的基础上提高用水水平,因此优化破坏深度后,大连市在枯水期

跨流域水库群联合调度规则研究

减少的工业供水量可通过节水措施等实现,即限制供水在其可承受的范围内。

因此,为保障受水城市的供水安全,即在枯水期水库供水不发生深度破坏,本文提出“水库群调度模型II”作为跨流域调水工程的另一个规划方案,当运用调度模型II时,严格控制枯水期受水城市高用水、高耗水行业的供水,该调度模型在保证水库的供水保证率的同时提高了跨流域引水的有效性;“水库群调度模型I”虽然未能保障水库群供水保证率,但采取了行业供水规定的破坏深度进行优化调度。以上两种调度方案均可为水库调度决策者制定调度计划提供依据。

4. 结语

本文针对水库群引水与供水的联合调度,建立联合调度模型,合理优化破坏深度,研究推求满足各水库供水保证率的水库群联合调度图及其调度规则。以H水库、大伙房和碧流河水库三库引水供水联合调度为实例,依据本文建立的调度模型及求解方法,先后求解未优化破坏深度和优化破坏深度的水库群联合调度模型,为水库群联合调度规划制定多个方案;水库群联合“调度模型I”保证了行业用水破坏深度而舍弃了水库供水的设计保证率,而“调度模型II”通过优化破坏深度,在受水城市可承受的范围内增加破坏深度保障了水库群的供水保证率,并有效减小水库跨流域引水量,减少弃水,且两种方案均未发生深度破坏。因此,本文提出的两种调度模型从不同角度制定了水库群规划调度方案,完善规划调度方案的同时为水库调度决策者制定调度计划提供依据。

参考文献(References)

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跨流域水库群联合调度规则研究

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水库优化调度

水库调度研究现状及发展趋势 摘要:实施梯级水电站群联合优化运行是统筹流域上下游各电站流量、水头间的关系,从而实现科学利用水能资源的重要手段,符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求,是实现节能减排目标的重要途径,对贯彻落实科学发展观,促进流域又好又快发展具有重要意义。本文拟介绍水库调度研究现状及发展趋势,对工程实际具有重要的理论意义。 关键词:水库;优化调度;研究形状;发展趋势 随着水电发展的规划推进落实,大型流域梯级水库群将逐步形成,其联合调度运行必将获得巨大的电力补偿效益和水文补偿效益,同时在实际工程中也会不断涌现新的现象和问题。在新形势下综合考虑梯级上下游电站之间复杂的水力、电力联系,开展梯级水库群联合调度新的优化理论与方法应用研究,统筹协调梯级水库群上下游电站各部门的利益及用水需求,结合工程实际探索梯级水库群联合优化调度的多目标优化及决策方法,实现流域水能资源的高效利用、提高流域梯级水库群的联合运行管理水平乃至达到流域梯级整体综合效益的最大化,对缓解能源短缺、落实科学发展观、贯彻国家“节能 减排”战略以及履行减排承诺均具有重要的理论指导意义和工程实用价值[1]。 1 水库调度研究现状 水库调度研究,按其采用的基本理论性质划分,可分为常规调度(或传统方法)和优 化调度[2]。常规调度,一般指采用时历法和统计法进行水库调度;优化调度则是一种以 一定的最优准则为依据,以水库电站为中心建立目标函数,结合系统实际,考虑其应满足的各种约束条件,然后用最优化方法求解由目标函数和约束条件组成的系统方程组, 使目标函数取得极值的水库控制运用方式 [3]。 常规调度 常规调度主要是利用径流调节理论和水能计算方法来确定满足水库既定任务的蓄泄过程,制定调度图或调度规则,以指导水库运行。它以实测资料为依据,方法比较简单直观,可以汇入调度和决策人员的经验和判断能力等,所以是目前水库电站规划设计阶段以及中小水库运行调度中通常采用的方法。但常规方法只能从事先拟定的极其有限的方案中选择较好的方案,调度结果一般只是可行解,而不是最优解,且该方法难以处理多目标、多约束和复杂水利系统的调度问题。 优化调度 为了充分利用有限的水资源,国内外从上世纪50年代起兴起了水库优化调度研究。其核心有两点:一是根据某种准则建立优化调度模型,二是寻找求解模型的优化方法。 1946年美国学者Masse最早引入优化概念解决水库调度问题。1955年美国人Little[4]采

水库调度方案 (4)

水库防洪调度方案 1、总则 1.1防洪调度的目的防洪调度是一具有多目标、多属性、多层次、多阶段的复杂决策过程,由于不确定性因素存在又决定了防洪调度决策具有实践性、社会性、时效性、风险性很强的突出特点。调度就是根据来水和安全、兴利的关系进行优化运用,确定合适的控制指标,在确保安全的前提下发挥最好的经济效益和社会效益。防洪调度是指安全控制运用这个方面。对某个水库来说,其防洪标准确定之后,实际防洪能力是随工程情况而变的,所以每年汛前要认真检查,以确定当年的运用计划。 防洪调度原则 1、在确保安全的前提下,充分发挥工程效益,协调好上下左右,防洪与灌溉的关系,以确定最优的防洪、兴利水位和运用方式。 2、防洪能力未达到设计标准或水库枢纽工程有险情不能正常运用时,须限制蓄水位预留防洪库容。 3、对校核标准洪水,或可能遭遇的超标准洪水,每个大小水库都要提前落实保坝措施,做到心中有数。 4、在灌溉方面要充分发挥灌区内联合工程调度编制合理可靠的防洪调度方案及计划;对于以水库为主组成的防洪系统,需要编制防洪统一联合调度方案,作为指导水库防洪调度的依据。水库必须严格按照预先制定的防洪调度方案进行运行,才能确保水库

工程的安全及有效地发挥水库的防洪及兴利效益。调度原理利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰,常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统,通过统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。用于防洪的水库一般可分为单纯的防洪水库及承担防洪任务的综合利用水库,也可分为溢洪设备无闸控制的滞洪水库及有闸控制的蓄洪水库。规划防洪水库应在河流或地区防洪规划的基础上选择防洪标准、防洪库容和水库泄洪建筑物形式、尺寸及水库群各水库防洪库容的分配方案。防洪标准水库下游防护区的标准:一般应根据其重要性、不同标准洪灾的损失及政治因素等进行确定。当出现大于或相应于该标准的洪水时,水库应控制泄量使防护区的水位不高于保证水位或流量不大于安全泄量。水库本身防洪标准:从保证大坝安全出发,需要分别拟定水库防洪设计标准(正常运用)及校核标准(非常运用)。水库设计洪水,是在正常运用情况下确定水库有关参数和水工建筑物尺寸的依据。校核洪水是非常运用情况下校核大坝安全的依据。水库的防洪设计标准主要根据大坝规模、效益、失事后造成的严重后果等因素,按照有关的规程、规范选定,必要时可通过经济论证及综合分析确定。防洪库容的确定根据防护区的防洪标准求出防护区、水库及区间的设计洪水。通过调查研究确定有关防护区的保证水位及安全泄量。以安全泄量减去区间流量求出水库各时段允许的最大泄量。根据防护区离水库的远近、区间洪水特性、

2017年水库联合调度演练计划

二0一七年钟前、白石水库联合调度演练 计划 为提高钟前、白石两水库管理站对突发性事件的防范与应急处理能力,进一步建立统一、快速、协调、高效的预警和应急处置机制。强调“以人为本、预防为主、协调一致、可操作性”的原则,结合水库管理人员岗位技能学习组织本次水库防汛应急演练。 一、背景 1、钟前水库自2016年开始创建水库工程标准化管理,同年6月份由钟前水电站组织水库管理人员自行编写了水库管理手册,经市水利电力总站审核批准后于7月1日开始试用。手册将水库的所有的管理事项进行了梳理,并针对每个管理事项设定岗位人员,对每个事项制定了操作流程。经过一年的使用大部分管理流程与实际管理工作能相对应,具有较强的可操作性。但在这一年的时间里钟前水电站管辖的几座水库均没有出现洪水过程,洪水调度工作没有进行实际操作演练。白石水库今年也被列入标准化管理创建单位,在今年的3月份编写了标准化管理手册并于4月份经市水利电力总站审核批准后开始试用。洪水调度流程没经过演练。 2、按照规定每年的汛前需要对机电设备进行一次试运行,检验设备的可靠性。 3、各岗位人员的执行能力需要考核和提高,对整个防汛应

急流程是否合理需要用演练来检验流程的合理性,特别是放水预警、备用柴油发电机组运行操作、闸门启闭操作、洪水调度计算等流程和台账是否合理、下游行洪通道人员撤离工作、通讯设备是否可靠以及管理平台操作是否熟练等。 二、目的 通过演练牢固树立参演人员安全责任意识;有效提高职工岗位操作技能和对突发性事件的应急处理能力,提高相关人员应急反应能力和组织协调能力,明确岗位职责和调度权限。整体提高对突发性事件的防范与应急处理能力,做到有计划、有步骤、有准备地防御洪水,迅速、及时和有效控制险情,保证水利工程及下游人民群众生命财产安全。 三、参演人员:全体水库管理人员、钟前水电站班子成员、 水电总站领导。 四、内容及步骤: 事件与险情:时间7月 X日,受XXX台风影响,水电总站启动X级防台应急响应,相关人员进岗到位。从7月 X日 X 时开始连续降雨,黄坦坑水库已经溢流;钟前水库水库水位升至120米,接近汛控水位。根据气象部门的雨情预测未来5小时内有特大暴雨,此时接防汛办放水泄洪调度令。受台风影响电力线路因故障而停电。 步骤: 1、操作指令签发;

水库群联合防洪优化调度分析

176农业工程与能源Agricultural Engineering and Energy2017年8月下 水库群联合防洪优化调度分析 罗 福 (湖南九一工程设计有限公司,湖南 长沙 410007) 摘 要:水库群联合防洪调度,是一种非工程性的防洪措施,通过对不同水利工程防洪功能的优化组合,提高水库群的综合防洪能力,达到资源利用效率最大化。文章从水库群联合防护优化调度的含义、必要性和相关技术手段等角度进行研究和分析,为相关领域的研究和实践提供参考。 关键词:水库群;联合防洪;优化调度 中图分类号:TV697.1+2 文献标志码:A文章编号:1672-3872(2017)16-0176-01 我国是一个河流众多的国家,在汛期到来时,水库的防洪能力一定程度上影响着当地居民生产生活的安全和稳定。因此,对于水库的防洪能力要始终重视,通过多种手段提升和发展水库群的防洪能力。其中,水库群联合防洪优化调度,就是一项重要的非工程性措施,对当前水库的管理、防洪能力的提升、防灾减灾工作的开展有着重要的影响[1]。 1 水库群联合防洪优化调度概念 水库是一种流域开发水利资源的工程性措施,有着调节洪峰、储蓄洪水、减轻甚至避免洪涝灾害的作用。一条河流的主干道和支流都可以建造水库,这样的一系列水库称为水库群。水库群联合调度,是指对流域内具有水文、水利、水力关系的成群、成组的水库进行统一的协调调度,划分不同的区域或任务,共同承担流域内水库的任务和功效。水库群防洪联合调度是指,采用联合调度的方式确保流域内各个水库大坝安全,并且承担各水库上、下游的防洪任务,是联合调度中的首要工作任务,具有着重要的工作意义。 2 水库群联合防洪优化调度的方式 水库群联合防洪优化调度是一个系统性的过程。首先,要根据流域内水流、水量等进行准确的测量,通过超级计算机等对于短中长期内的天气进行预报,并推算出河流相应的水文变化;其次,根据数据和计算机技术,通过运算建立调度模型,明确防洪调度目标,并制定相应的处理方案和应急预案;最后,要在实际实施过程中,结合调度模型对水库群进行统一的协调和安排,通过蓄洪泄洪、削峰错峰等方式,减少水库群的最大泄洪量,达到防洪减灾的目的[2]。 在我国实际的水库群联合防洪优化调度中,两种具有比较具有典型代表意义和研究分析价值的模式是:长江上游水库群的联合调度和资水流域的梯级水库群联合调度。长江上游水库群联合防洪优化调度,主要以三峡水库为核心,承担长江中下游地区的防洪,以向家坝水库和溪洛渡水库为骨干、承担川渝河段的防洪,两座水库的防洪库容可以联合使用;以金沙江中游群、雅砻江群、岷江群、嘉陵江群和乌江群五个群组为主要分支,承担各江域流段的防洪任务。 目前,纳入长江上游水库群联合调度的水库,已达到21座,水库总库容约1000亿m3,防洪库容360亿m3。在长江上游的联合防洪调度中,在5~10月的洪水期,做好各个流域内的水文监测和降雨量预报,按照遏制洪源和就近原价将洪水解耦到相应的水库或水库群中。如在汛期,三峡水库要逐步加大下泄流量,通常维持在1万m3/s以上,加快水位削落进度,其他的水库如溪洛渡水库水位要低于限制水位,预留防洪库容最好达到40亿m3以上;向家坝水库也要远低于防洪限制水位至少10m以上,保证水库的防洪应对能力[3]。—————————————— 作者简介: 罗福(1983-),男,湖南长沙人,中级,研究方向:水利工程。 资水流域的梯级水库群联合调度是优化后的联合梯级防洪调度模式,将二个梯级当作一个整体,发挥流域内相近水库群间的库容补偿调节作用。利用梯级上游水库的防洪库容将洪峰进行削减,再发挥梯级水库间的库容补偿作用,利用梯级下游水库对洪峰进行二次削减,调节上游水库无力调蓄的洪量,将防洪任务层层递减,达到防洪减灾的目的。因此,资水流域的水库群建设也是梯级开发,主要有孔雀滩222.0m、筱溪198.0m、柘溪167.2m、东坪94.0m、金塘冲61.7m、白竹洲48.7m、修山42.7m、史家洲34.0m等13级。 资水流域全年径流量平均在252亿m3左右,最大径流量通常在4~7月,以此建立新型联合调度模型,制定相应的调度方案和调度任务。在水库群联合防洪调度中,利用处于梯级上方的柘溪水库的防洪库容,削减洪峰,调蓄洪量,分担梯级下方的金塘冲水库的防洪任务,减轻了金塘冲水库的防洪压力,提高防洪效益,同时保证水位低于防洪限制水位160.3~163.3m,实际库容低于防洪库容7.0~10.5亿m3。 3 水库群联合防洪优化调度系统和技术 目前,随着计算机应用技术的普及和发展,水文测量、天气预报精准度的提高,以及系统管理决策科学理论的完善,共同推动着水库群联合防洪优化调度走向智能化、专业化的方向发展。构建完善、科学、高效、准确的水库群防洪调度系统,涉及的内容包括洪水的预报、预测模型、洪水的演化、优化计算及水库群优化调度模型。其中,水库群优化调度模型是防洪调度系统的关键。水库群优化调度模型的优化运算方法,也要因地制宜,较为普遍和常见的数学方法有线性规划、非线性规划、动态规划等优化方法,较为先进的有模糊数学理论、人工神经网络理论、遗传算法、层次分析法等多种新引入的数学理论方法。 4 结束语 水库群联合防洪优化调度的实际操作是一个较为复杂和系统的过程,主要是通过削峰错峰、梯级调度等方式,但是随着计算机应用技术及相关水利建设、水文测量、天气预报等技术的发展,水库群联合防洪优化调度也会出现更加多样、更加实用的技术和理论,这一领域也会得到更好的发展。 参考文献: [1]李雨,郭生练,李响,等.三峡水库与清江水库群联合防洪优化 调度[J].武汉大学学报(工学版),2011(5):581-585+593. [2]黄丹璐,马一鸣,徐冬梅,等.水库群联合防洪优化调度研究[J]. 能源与环保,2017,(1):65-70. [3]金兴平.长江上游水库群2016年洪水联合防洪调度研究[J].人 民长江,2017(4):22-27. (收稿日期:2017-8-13)

长江上游水库群联合调度方案

附件: 2014年度长江上游水库群联合调度方案 根据《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》《中华人民共和国防汛条例》《中华人民共和国抗旱条例》等相关法律法规及《长江流域综合规划(2012-2030年)》《长江流域防洪规划》《长江洪水调度方案》,为统筹协调长江上游水库群防洪抗旱、发电、航运、供水和水生态与水环境保护等方面的关系,充分发挥水库群综合利用效益,编制本方案。 本方案旨在统筹各水库(含水电站、航电枢纽,下同)所在河流防洪、水量调度与长江中下游防洪、水量调度关系,在流域遭遇大洪水时,充分发挥水库群对长江流域的整体防洪作用;实施有序逐步蓄水,提高水库群整体蓄满率,同时尽量减少集中蓄水对水库下游河段或长江中下游带来的不利影响;有效应对流域特枯水等突发事件。 一、纳入联合调度范围的水库 长江宜昌以上为上游,集水面积约100万平方公里。国家对长江上游规划了长江三峡、金沙江溪洛渡、向家坝等一批库容大、调节能力好的综合利用水利水电枢纽工程,水库群总调节库容1000余亿立方米、预留防洪库容500余亿立方米。2015年前可以投入运用且总库容1亿立方米以上的水库近80座,总调节库容600余亿立方米,防洪库容约380

亿立方米。 原则上,长江上游干支流总库容在1亿立方米以上的重要水库均应纳入水库群防洪和水量统一调度范围,但综合考虑上游水库的建设规模、防洪能力、调节库容、控制作用、建设进度等因素,纳入2014年度联合调度范围的水库包括:金沙江梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉、观音岩、溪洛渡、向家坝,雅砻江锦屏一级、二滩,岷江紫坪铺、瀑布沟,嘉陵江碧口、宝珠寺、亭子口、草街,乌江构皮滩、思林、沙沱、彭水,长江干流三峡等21座水库(详见附图1及附表1),其中沙沱、草街两水库为首次纳入,金沙江梨园、观音岩两水库计划今年汛末下闸蓄水也一并纳入。 二、调度原则与目标 (一)调度原则 1、正确处理水库群防洪与兴利、局部与整体、汛期与非汛期、单库与多库等重大关系。通过水库群联合调度,实现流域上下游协调、干支流兼顾,保障流域防洪安全、供水安全、生态安全,充分发挥水库群综合效益。 2、坚持兴利服从防洪、电调(航调)服从水调的原则。各水库应按照《长江流域综合规划(2012-2030年)》和《长江流域防洪规划》的要求,汛期留足防洪库容,防洪和水量调度服从有调度权限的防汛抗旱指挥机构的统一调度。 3、长江上游水库群实行水库管理单位、省(市)防汛抗旱指挥部(以下简称“省(市)防指”)、长江防汛抗旱总指挥部(以下简称“长江防总”)、国家防汛抗旱总指挥

探析水库联合调度的必要性及其途径

探析水库联合调度的必要性及其途径 发表时间:2016-11-08T17:23:43.253Z 来源:《低碳地产》2016年13期作者:麦丽克[导读] 【摘要】实践证明,水库联合调度对解决地区水资源贫乏,促进农业生产和经济的发展有着举足轻重的作用,并且对改善人民生活水平具有重要意义。本文阐述了现行水库调度的主要方式及其特点,对水库联合调度的必要性以及水库联合调度实施的优点及其途径进行了探讨分析。 新疆昌吉州昌吉市三屯河流域管理处新疆昌吉 831100 【摘要】实践证明,水库联合调度对解决地区水资源贫乏,促进农业生产和经济的发展有着举足轻重的作用,并且对改善人民生活水平具有重要意义。本文阐述了现行水库调度的主要方式及其特点,对水库联合调度的必要性以及水库联合调度实施的优点及其途径进行了探讨分析。 【关键词】水库调度;方式;特点;联合调度;必要性;优点;途径 一、现行水库调度的主要方式及其特点 1、现行水库调度的主要方式。现行水库调度方式主要分为两大类,即防洪调度与兴利调度。(1)防洪调度。防洪调度的主要任务是确保水库大坝安全和处理防洪与兴利的矛盾,利用水库的滞洪、错洪作用,有效地拦蓄洪水,消减洪峰流量,保证汛期下游人民生命财产的安全。对于不承担下游防洪任务的水库而言,防洪调度的主要任务是在确保水库大坝安全的前提下充分发挥水库兴利效益;对承担下游防洪任务的水库,防洪调度的主要任务是在确保水库大坝安全的前提下处理好防洪与兴利之间的矛盾。(2)兴利调度。兴利调度是指利用水库重新分配天然径流,以达到满足各兴利部门用水需要的目的。兴利调节计算的任务是在已知河川径流过程及用水要求的前提下,对研究时期的各个计算时段内水库的水量供需平衡进行计算,求出供水量、水电站出力、水库水位、蓄水量等水利水能要素的时间过程。一般是在非汛期,按照水库所承担兴利任务的重要程度,合理分配水资源,谋求经济效益最大化的调度方式。 2、水库调度的特点。(1)跨地区调水。我国的河流和水利枢纽工程较长,这需要针对生态、社会、环境等因素进行梳理资源调整。(2)线路中所涉及的水工建筑较多。水工建筑容易受到给水、送水的影响,所以水库工程的运行和稳定性要求很高。并且需要通过最为合理的计算机平台进行监控和调度管理,通过对其监控系统和调度运行作为整体的调度管理系统,这样不仅能够对相关建筑、设备进行远程监控,同时主体线路中水量、水位、水质等情况进行调水信息的统计和管理。(3)工程项目用水巨大。我国处于经济高速发展的阶段,在这一阶段中对于水利生态、社会、自然等现象容易产生深远的影响。尤其是工程建设过程中对水的用量要求巨大,并且使相应的工程项目针对用水问题存在较复杂、多样的特点。 二、水库联合调度的必要性分析 结合实例对水库联合调度的必要性进行分析。由于该地区降雨的时间与空间不均匀分布导致A水库入库量严重不足,以及A水库库容量的先天不足,自身调节能力较差,对较大的洪水无法进行有效的调节,遇较大洪水时只能弃水。因此需要新建B水库实施联合调度。 1、水库工程的概况。(1)A水库设计流域面积310km2,其年均入库水量4.4亿m3,正常库容量5000万m3,是当地一个季节调节水库;为解决本地区远期用水与市民供水安全,并提高城市防洪能力,在A水库上游计划新建B水库。(2)B水库设计流域面积143km2,约为A水库的流域面积的40%,年均入库容量1.75亿m3,正常库容量7275万m3,该水库为当地多年调节水库。 2、实行联合调度的必要性。随着社会经济的发展,城市用水显著增加,水资源无法满足生产与生活的需要,随着时间的推移,水资源供需矛盾更加突出。为了缓解生产生活中城市用水的紧张状态,对城市周边水利工程进行合理配置,充分挖掘潜力,使有限的水资源得到合理的调配,从丰富水资源地向水资源短缺地进行合理调配。首先需对A水库大量弃水的现象进行改变,根据A水库区域流量特征,进行A水库跨流域水量调配,增加其覆盖面,提高社会经济效益。针对过去A水库落后的管理模式,进行优化,最大限度发挥其潜能。结合上游B水库容量调节范围较A水库的大的优势,进行A/B水库联合调度,可对A水库的调蓄能力进行有效增强,进一步增加了在枯水期A水库的调水范围,提高其调水量,降低其在丰水期的流量,实现不同季节的流量均衡,提高其利用率。通过A/B水库的联合,也可对A上游河段的汛枯水量进行有效调配,增加水库的发电时间,提高经济效益。 三、水库联合调度实施的优点及其途径 1、水库联合调度实施的优点。水库联合调度的目的是提高水资源利用率与自身的经济效益,同时最大限度发挥其社会效益。人们为兴利和防洪的目的,在流域上中游修建水库。随着水库下游社会经济发展,对水库洪水调节的期望越来越高,水库防洪调度任务日益繁重。利用水库调蓄洪水,削减洪峰,是减轻或避免洪水灾害的重要防洪工程措施。因此,搞好水库洪水调度,在确保水库安全前提下,充分发挥水库防洪效益,是各级防汛部门的一项十分重要的工作。基于A/B水库均位于同一流域,且相距较近,从地理地质特征来看,两水库均有共同的水文特征,从雨量测报站、水情自测系统均可以采用数据共享,通过新一代数据处理软件可对A水库上游区域内水文信息进行实时处理与分析,为两水库在防洪、供水与发电的联合调度提供了先进的平台,也为进一步的统一调度提供了科学依据。由于A/B水库在水文测报系统与发电自动化系统采用数据共享,减少重复性投资,节约了工程投资,另外B水库可充分利用A水库相关管理人员,节约运行成本。采用联合调度以后,一方面增加了自身收入,另一方面,可很好的结合当地气候条件,将流域中流量与洪水进行很好的调节。通过统一调度,在水力、水量等方面取长补短,提高流域水资源的社会、经济与环境效益。 2、水库联合调度实施的途径。实行水库联合调度,首先可以使流域的水资源得到充分合理的利用,全面发挥梯级枢纽的综合效益。(1)改变B水库施工方案。结合当地气候条件,对于台风季节台风雨较多的情况,应根据天气预报,在台风来临之前,将B水库的水位进行调低,为保证A水库能够正常工作,根据A水库发电量对水量的要求,增加B水库引水隧洞的尺寸,确保A水库发电用水。在水库运用方面,可根据不同水沙情况,合理优化调度,减少泥沙在水库的淤积,减少库区滑坡和泥石流等灾害的发生。(2)建立联合调度机制。A/B 水库联合调度的产生,需要成立联合调度的机构,由双方共同管理,科学并合理对流域内的水资源进行调配,使之发挥最大的效益。针对A 水库所处位置以及发电能力,应将其采用完全企业化建制与管理,而B水库在兼用发电的模式的同时,发挥公益性的事业单位建制。一方面水库需要站在水资源合理分配和利用的角度来考虑其社会效益,另一方面也需考虑自身的经济利益。(3)建立经济补偿机制由于采用联合调度以后,会形成两水库的功能出现主次之分,发电量会造成很大的差别,造成B水库经济效益下降,自身收入减少。如果未对B水库进行补贴以调动两水库的积极性,将造成A水库经济效益下降,不能使得两水库发挥最大的社会效益与经济效益。同时在防洪方面,可以充分利用梯级水库的防洪库容,进行防洪补偿调度,减少洪水灾害。

跨流域水库群联合调度规则研究ReservoirOpera.

Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2015, 4, 216-227 Published Online June 2015 in Hans. https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/journal/jwrr https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/10.12677/jwrr.2015.43026 Reservoir Operating in Multi-Reservoir for Water Transfer System Na Liu, Yu Li, Wei Ding, Bo Xu, Chi Zhang Institute of Water Resources & Flood Control, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning Email: nicolena1215@https://www.360docs.net/doc/6716981801.html, Received: Jun. 2nd, 2015; accepted: Jun. 22nd, 2015; published: Jun. 25th, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/6716981801.html,/licenses/by/4.0/ Abstract In the inter-basin reservoirs joint scheduling, pilot scale to determine reservoir design reliability after each water user and allowed to happen damage depth of competition. Usually different damage depth of water is allowed to happen and is a constant value, when more or less the same in a continuous impact on reliability of water supply. In this paper, aiming at this problem, consider optimizing damage depth when scheduling rules to improve the reliability of water supply, in order to meet the requirements of water supply. Based on the H reservoir, Dahuofang reservoir and Biliuhe reservoir of inter-basin water transfer project as an example, in conventional scheduling rules and optimization after damage depth of water supply reservoir group of scheduling rules of joint scheduling, and carries on the comparative analysis of two kinds of scheduling schemes. Points out the advantages and disadvantages of two kinds of schemes for reservoir dispatching decision-making department provides a new thought of scheduling. Keywords Inter-Basin Water Transfer and Supply, Optimized Dispatching, Combined Dispatching Chart, Destroy Depth 跨流域水库群联合调度规则研究 刘娜,李昱,丁伟,徐博,张弛 大连理工大学,水资源与防洪研究所,辽宁大连 Email: nicolena1215@https://www.360docs.net/doc/6716981801.html, 收稿日期:2015年6月2日;录用日期:2015年6月22日;发布日期:2015年6月25日 作者简介:刘娜(1990-)女,甘肃定西人,硕士研究生,主要从事水资源规划及水库优化调度研究。

水库调度方案(4)

水库防洪调度方案 1、总则 防洪调度的目的防洪调度是一具有多目标、多属性、多层次、多阶段的复杂决策过程,由于不确定性因素存在又决定了防洪调度决策具有实践性、社会性、时效性、风险性很强的突出特点。调度就是根据来水和安全、兴利的关系进行优化运用,确定合适的控制指标,在确保安全的前提下发挥最好的经济效益和社会效益。防洪调度是指安全控制运用这个方面。对某个水库来说,其防洪标准确定之后,实际防洪能力是随工程情况而变的,所以每年汛前要认真检查,以确定当年的运用计划。 防洪调度原则 1、在确保安全的前提下,充分发挥工程效益,协调好上下左右,防洪与灌溉的关系,以确定最优的防洪、兴利水位和运用方式。 2、防洪能力未达到设计标准或水库枢纽工程有险情不能正常运用时,须限制蓄水位预留防洪库容。 3、对校核标准洪水,或可能遭遇的超标准洪水,每个大小水库都要提前

落实保坝措施,做到心中有数。 4、在灌溉方面要充分发挥灌区内联合工程调度编制合理可靠的防洪调度方案及计划;对于以水库为主组成的防洪系统,需要编制防洪统一联合调度方案,作为指导水库防洪调度的依据。水库必须严格按照预先制定的防洪调度方案进行运行,才能确保水库工程的安全及有效地发挥水库的防洪及兴利效益。调度原理利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰,常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统,通过统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。用于防洪的水库一般可分为单纯的防洪水库及承担防洪任务的综合利用水库,也可分为溢洪设备无闸控制的滞洪水库及有闸控制的蓄洪水库。规划防洪水库应在河流或地区防洪规划的基础上选择防洪标准、防洪库容和水库泄洪建筑物形式、尺寸及水库群各水库防洪库容的分配方案。防洪标准水库下游防护区的标准:一般应根据其重要性、不同标准洪灾的损失及政治因素等进行确定。当出现大于或相应于该标准的洪水时,水库应控制泄量使防护区的水位不高于保证水位或流量不大于安全泄量。水库本身防洪标准:从保证大坝安全出发,需要分别拟定水库防洪设计标准(正常运用)及校核标准(非常运用)。水库设计洪水,是在正常运用情况下确定水库有关参数和水工建筑物尺寸的依据。校核洪水是非常运用情况下校核大坝安全的依据。水库的防

水电站群联合优化调度系统

水电站群联合优化调度系统 技术简介 1.技术原理 用数学模型及方法解决水电站群优化调度应用问题,从科学问题出发,在技术系统的支撑下展开研究。对流域实测径流资料进行水文分析,对各电站基本参数进行拟合及整理;建立流域水电站群梯级优化调度模型,分析水电站群发电优化调度结果及进行调度规则研究,开发流域水电站群联合优化调度系统。 2.技术特点 首次在水库调度系统中引入大规模非线性优化求解软件GAMS,首次提出基于可行空间搜索的改进遗传算法;不仅在算法上解决了水库群优化调度“高维”问题,还开发了水库任意选择、灵活组合的复杂水电站群梯级联合优化调度系统。 3.解决的具体问题 ①以梯级水库群发电优化为主建立多目标数学模型,在兼顾多方利益条件下实现整体发电效益最大化。②开发“基于可行空间搜寻遗传算法”,实现对传统遗传算法的改进和创新。③采用“基于GAMS非线性规划法”,首次将GAMS软件应用于求解梯级水库群优化调度模型,实现了梯级水库群的多目标寻优。④实现了调度系统中水库的勾选,有效解决了水电站群水量利用效益最大化和流域不同投资主体水电站效益最大化的矛盾。⑤软件系统开发了常规、优化调度6个核心算法,提供多种调度依据。 技术指标 (1)以水库群发电量最大为主构建多目标决策数学模型。 (2)将GAMS软件首次应用于求解梯级水库群优化调度模型,应用可行空间搜索技术对遗传算法进行改进,有效解决梯级水库群的多目标求解问题。 (3)技术研究算法和系统软件开发分别在相关查新机构进行科技成果查新3次。(4)研发了基于非线性模型算法的水库群优化调度系统,取得计算机软件著作权3项。 (5)在重点期刊发表论文5篇,相关专利申请4项。 (6)经鉴定会专家鉴定,项目创新性突出,研究成果整体达到国际先进水平,其中,基于可行空间的优化搜索技术国际领先。 (7)该系统技术可平均提高流域水电站群总发电量2%~20%,对流域集控中心和各电站而言增加发电收益,对于电网公司可减少购电成本。 技术持有单位介绍 中国水利水电科学研究院隶属中华人民共和国水利部,是从事水利水电科学研究的公益性研究机构。历经50余年的发展,已建设成为学科门类齐全、人才优势明显的国家级综合性水利水电科学研究和技术开发的中心。 主要研究领域覆盖了水文学与水资源、水环境与生态、防洪抗旱与减灾、水土保持与江湖治理、农村与牧区水利、水利史、水力学、岩土工程、水工结构与材料、工程抗震、机电、自动化、工程监测与检测、风能等可再生能源、信息化技术等多个学科方向。 多年来,主持承担了一大批国家级重大科技攻关项目和省部级重点科研项目,承担了国内几乎所有重大水利水电工程关键技术问题的研究任务,取得了一大批原创性、突破性科研成果。

基于聚合模型的水库群引水与供水多目标优化调度

基于聚合模型的水库群引水与供水多目标优化调度 吴恒卿1,2 ,黄 强1,徐炜3,习树峰4, 5 (1.西安理工大学西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地,西安710048;2.深圳市西丽水库管理处, 深圳518055;3.重庆交通大学河海学院,重庆400074;4.中山大学水资源与环境系,广州510275;5.深圳市水务规划设计院,深圳518000)摘要:该文以深圳市城市供水系统中的公明供水调蓄工程为例,对区域水资源的合理配置和高效利用展开研究。工程中 公明水库被用作城市供水的储备水源,以防止连续枯水年份或发生水污染等严重事件对城市供水构成的巨大威胁。为此,充分考虑调蓄工程的供水运行特点,将调蓄工程中的水库群聚合为“虚拟水库”,并建立调蓄工程的引水与供水调度模型;调度模型以引水量最小和公明水库换水量最大为目标函数,采用多目标遗传算法NSGA-II 对引水与供水调度模型进行优化求解。在此基础上,采用模糊优选方法在Pareto 优化解集空间中寻找满意解,并选择3个代表解对调蓄工程的供水进行模拟。对比与分析模拟计算结果,表明优化调度模型能够高效利用外流域引水资源和提高公明水库的水量交换。关键词:水库;优化;模型;水库调度;聚合水库;供水;引水;NSGA-II 算法doi :10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.019中图分类号:TV697文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2016)-01-0140-07吴恒卿,黄强,徐炜,习树峰.基于聚合模型的水库群引水与供水多目标优化调度[J].农业工程学报,2016,32(01):140-146.doi :10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.019https://www.360docs.net/doc/6716981801.html, Wu Hengqing,Huang qiang,Xu Wei,Xi Shufeng.Multi -objective optimal operation for multi -reservoirs for water diversion and supply by using aggregation model[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineeri ng (Transactions of the CSAE ), 2016,32(01):140-146.(in Chinese with English abstract)doi : 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.01.019https://www.360docs.net/doc/6716981801.html, 收稿日期:2015-09-18修订日期:20152015-11-16基金项目:国家重大基础研究973(2011CB403302-2);国家自然科学基金(51179148);重庆市前沿与应用基础研究计划(cstc2015jcyjA0601)作者简介:吴恒卿(1976-),男,广东雷州人,高级工程师,在读博士,主要从事水资源系统工程研究。西安西安理工大学,西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地,710048。Email:waterwu2004@https://www.360docs.net/doc/6716981801.html, Vol.32No.1Jan.2016 第32卷2016年农业工程学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering 第1期1月0引言 随着社会经济和人口的高速增长,城市供水需求不 断增大,而当地水源已不能满足用水需求,大部分大型城市面临发展性缺水、季节性缺水和水质性缺水的问题,外流域引水成为支撑城市发展的重要方式。跨流域引水工程则是改善城市用水现状,平衡地区水量分布不均的重 要手段。无论是本地水资源还是跨流域引水, 科学的管理和优化配置是水资源高效利用的基础[1-2]。 目前,国内外针对地区性供水系统的管理已有较多的研究成果。20世纪60年代科罗拉多大学针对需水量的估算及满足情况进行研讨,是水资源配置思想的最早体现,也是国外水资源优化配置研究的起点。1997年Dudley 和Zheng [1]将农作物生长模型和二维状态变量的随机规划模型相结合,该研究成果以模拟优化的方式对季节性灌 溉用水进行合理分配。随后,Willis 和Simonovic [2]以供水费 用最小和最小缺水损失为目标,采用线性规划模型建立地表水库和地下水库的联合优化模型,研究成果对提高该地区的水资源利用程度起到明显的效果。近年来,Helen 等[3]结合新兴的GIS 技术建立了基于风险优先级的水资源模拟系统(risk -based prioritisation system ,RBPS ),在此基础上进行了流域水资源配置研究的尝试。在国内,水资源分 配研究主要围绕水库的优化调度,其中贺北方等[4]对水库群的多目标最优控制模型和方法进行研究,在此基础上对灌区渠系优化配水进行研究。近年来随着中国经济的不断发展,城市及农业供水问题越来越突出,已有大量研究针对城市供水、农业灌溉排水和水质水量等相关问题进行深入研究[5-8]。 在上述研究中,大部分研究主要着眼于本地水资源的优化配置,然而跨流域调水系统通常涉及多个水库,水库群之间科学合理的引水、供水对整个系统的优化运行起着至关重要的作用。在跨流域调水工程的研究中,主要以受水水库目标效益最大化或以从引水水库和受水水库整体效益最大来确定引水量及引水方式[9-10]。胡尧文等[11]采用并行调节和聚合分解法分析分析了简单跨流域调水工程的引水原则。闫春程等[12]以受水水库引水量最小为目标,并进行优化计算,建立了大伙房跨流域调水工程的引水优化调度模型。梁国华等[13]建立辽宁省东水西调工程的用水与来水间的相关关系。王国利等[14]在实时调度中对预报信息的可行性进行分析,进行了大伙房跨流域调水工程的调度。 水库群的优化调度对区域水资源的合理配置和高效利用起着关键作用,开展水库群的优化调度研究具有十分重要的理论意义和应用价值。目前,在深圳城市供水系统中东江引水成为主要水源,为防止连续枯水年份或发生水污染等严重事件对城市供水构成的巨大威胁,公明水库被用作城市供水的储备水源,因此本文以公明供水调蓄工程的引水和供水调度为研究对象。首先充分考虑 140

水库优化调度方法研究分析

水库优化调度方法研究分析? 崔瑞红,董增川 (河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210098) 摘要:水库优化调度对水资源的合理利用具有很重要的意义,本文从其调度所采用的优化方法方面分析了国内外水库优化调度的研究的进展。对几种代表性的方法在水库优化调度中的应用列表分析比较,最后对今后水库优化调度方法的研究发展作了展望。 关键词:水库优化调度,优化方法 1 概述 水库优化调度是一个多阶段决策过程的最优化问题, 是在常规调度和系统工程的一些优化理论及其技术的基础上发展起来的。其基本内容可描述为:根据水库的入流过程,遵照优化调度准则,运用最优化方法,寻求比较理想的水库调度方案,使发电、防洪、灌溉、供水等各部门在整个分析期内的总效益最大。通过水库优化调度,可以解决各用水部门之间的矛盾,经济合理地利用水资源及水能资源,因而,在现今我国乃至世界水资源贫乏、开采利用不合理的情况下,水库优化调度具有非常重要的意义。开展水库的优化调度研究工作,提高水库的管理水平,几乎在不增加任何额外投资的条件下,便可获得显著的经济效益。 关于水库优化调度的研究最早从20世纪40年代开始,美国人Mases于1946年最早将优化概念引入水库优化调度。国内的相关研究则是从上世纪60年代起步。华中科技大学的张勇传是国内水库优化调度的开拓者。这些年,随着系统工程优化理论和数学规划理论的日臻完善,随着计算机技术在这两大领域的应用,水库优化调度的方法也愈加丰富。从径流描述上分,一般可分为确定型和随机型两种;从所包含的水库数目划分,可分为单库优化调度和水库群优化调度两方面;另外,赵鸣雁等人从库群目标函数和相应的约束条件方面把水库优化调度划分为:显随机优化方法、隐随机优化方法、多目标优化模型、有预报的实时控制、启发式规划模型以及其他模型六种。单从优化调度所采用的优化方法划分,一般可分为线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化和大系统协调法、新算法等。本文从其用的优化方法方面进行总结和评述。 2线性规划非线性规划方法 2.1线性规划 线性规划是水库优化调度中较简单且应用广泛的规划方法。这种方法不需要初始决策,结果收敛于全局最优解,在大规模问题的求解中用的较多。1973年,Windsor最早把线性规划应用于水库群的联合调度[1]。Needham等人于2000年将线性规划的混合整数规划方法应用于Lowa and Des Moins River的防洪调度,指出作随机评价时,该方法耗时很多[2]。国内的王厥谋(1985)建立了一个线性规划模型进行防洪优化调度。许自达(1990)用线性规划方法求解了并联水库群联合调度。线性规划法计算效率低,由于水库优化调度是非线性和随机性,当调度的目标函数和约束条件很复杂时,需先用其他方法将问题线性化再进行求解。 收稿日期:2006-04-14 作者简介:崔瑞红(1982—) 女(汉族) 山西人 硕士研究生 主要从事水资源规划与管理的研究

水库优化调度 结课论文

水库优化调度技术浅谈 摘要:随着我国各方面的迅速发展,大规模的水电站水库群逐渐形成,对其进行的综合调度与运行管理变的越来越复杂,其地位和作用也越来越突出。本论文着重介绍了水库优化调度的研究现状与发展趋势,以及存在的各种优缺点,将实际问题引入到水库调度问题中,探讨了水库综合利用的调度模式。 关键词:水库优化调度 1 引言 随着国家各方面的的迅速发展,大规模的水电站水库群逐渐形成,水库调度的地位和作用越来越突出,如何最大限度地发挥水库效益,一直是水库调度研究的主要方向之一。水库调度是根据水库所承担的水利水电任务的主次和规定的运用原则,凭借水库的调蓄能力,在保证大坝安全和防洪安全的前提下,对入库水量过程进行调节,实现多发电、提高综合利用效益的一种水库运用控制技术。水库综合利用涉及到发电、供水、防洪、防凌、航运等多种目标,同时由于参与水库调度的各部门之间存在着多种功能协同和利益协调关系,其功能交联及利益冲突现象严重,因此,如何在参与水库调度各部门的分管协调下,形成统一的、一体化的调度模式,是水库调度的重要议题之一。 水电站水库的运行情况与河川径流密切相关,河川径流的多变性和不重复性给水库运行调度带来很大困难。尤其是年调节水电站的水库,由于缺乏准确可靠的长期水文预报,在水库运用管理上往往容易造成一些不必要的失误。例如,在供水期开始,为了想多发电,水电站以较大出力工作,结果供水期还未结束,水库就可能提前放空,使电站在汛前一段时间里,以天然来水量发电,不能满足电站保证出力的要求,破坏了电力系统的正常工作。反之,在供水期开始,由于担心以后来水少,为避免正常工作遭破坏,水电站在整个供水期均按保证出力工作,结果在下一个汛期到来时水库可能仍未放空,汛期水库又很快蓄满,造成大量弃水,这样就不能充分利用水能。以上情况也可能同样会发生在蓄水期。 因此,水库调度在很大程度上依赖于未来径流情势,遗憾地是目前对未来径流尚无法准确预知。但是客观世界中的任何事物都具有一定的规律,可以认为,未来某个时段的径流情势是一个随机变量,对于某个调度期,可以根据各时段径流的概率分布,综合考虑防洪、蓄水、灌溉、城市供水与发电等各方面的要求,得到该调度期内预估的水库调度计划。这将涉及多个随机变量(每个时段径流均视为随机变量)的复杂运算。 对于梯级水库群来说,在忽略了蒸发、渗漏、区间入流等因素的影响下,下游水库的来水量应等于上游水库考虑流达时间后的泄水量。梯级水库群的调度不仅要考虑各时段径流的配合,还要考虑各水库之间的配合,才能在调度期内使所有水库的综合效益达到最大。梯级水库群的综合调度涉及了众多变量,对其进行调度相当复杂。目前对两级水库调度的研究比较成熟,多级水库的调度只能将其简化为两级水

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