CN109657848A - 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法 - Google Patents

一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109657848A
CN109657848A CN201811490655.6A CN201811490655A CN109657848A CN 109657848 A CN109657848 A CN 109657848A CN 201811490655 A CN201811490655 A CN 201811490655A CN 109657848 A CN109657848 A CN 109657848A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reservoir
water supply
rule
water
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201811490655.6A
Other languages
English (en)
Inventor
郑航
刘悦忆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan University of Technology
Original Assignee
Dongguan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan University of Technology filed Critical Dongguan University of Technology
Priority to CN201811490655.6A priority Critical patent/CN109657848A/zh
Publication of CN109657848A publication Critical patent/CN109657848A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0637—Strategic management or analysis, e.g. setting a goal or target of an organisation; Planning actions based on goals; Analysis or evaluation of effectiveness of goals
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/152—Water filtration

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提出了一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，根据水库未来来流情况、当前可供水量以及用水户的需水量及河流生态流量模式的要求，通过线性对冲规则的优化方法，对水库的泄蓄决策和供水决策进行调节。以用水户的总供水满足程度最大和河道内生态流量模式改变度最小为目标，以水库上下限水位限制条件、水平平衡及年调节末期的蓄水水位要求为约束，优化得到调度规则的相关参数。在实际调度中，该方法生成的调度规则，可直接作为指导水库进行调度运行的依据。该发明克服了传统水库生态优化调度中由于模型的多变量、***目标非线性而产生的维数灾问题，且调度规则能够直接用于水库调度实践，理论意义明确，操作简单易行。

Description

一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法
技术领域
本发明属于环境保护与资源综合利用领域，具体涉及一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法。
背景技术
随着大量水库的修建和河流水资源开发利用程度的不断提高，工业、城市、生活等多种社会经济用水大量挤占生态用水，同时也破坏了河道内原有的天然水文过程，使得水资源的供需矛盾和自然流量模式改变所引起的生态环境问题在近年来愈发突出。
传统的水资源管理中，水库调度是河流水资源时空再分配的核心问题。水库对天然径流的调节和再分配，是实现水资源在发电、灌溉、供水、维持生态等多个方面发挥作用的重要途径。
高强度人工调节对河流生态造成的影响，主要体现在径流模式的改变上。总的来说，影响可概括为以下几个方面：(1)河床形态的改变及河流物理栖息地的减小及衰退；(2)自然流量丰枯条件的变化对水生生物关键生命过程的影响；(3)对河流横纵向连通性的影响；(4)扰动的消失对河流生态***群落稳定性的影响。Poff等学者(1997)以“自然流量模式”概念为基础，结合理论研究及实地探查，提取了共计5组，33个水文统计指标(IHA)作为评价河道生态结构和功能完整性的关键要素，包括流量、频率、高低流量持续时间、特定流量发生时间和变化率五个方面。
尽管先前有许多学者对考虑生态流量的水库调度方法进行了深入研究，取得了相当的成果，但这些研究一致缺乏对河流自然动力特性、不同水文情势下河流生态***结构和功能、社会经济与生态用水关系、来流与水库蓄泄决策关系的全面考虑。没有一套操作简单、可长远推广实施的调度方法，难以满足管理者全面衡量不同目标、不同用水、不同时段下如何进行生态-社会经济水量分配与调节的管理需求。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种操作简单，且调度规则能够直接用于水库调度实践，能满足管理者不同管理需求的调度方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1.以水库的历史入流量数据，计算水库的历史入流量集合{I1，I2，I3，…，IY}，Y为历史年份数量，其中I1各水库第一年的逐日入流量集合；I1＝(I1 1，I1 2…，I1 t)，t为时间；
S2.选取水库上游受人类影响较小的水文站的历史逐日流量数据；
S3.确定用水户在各时段的社会经济用水需求Dt，作为社会经济供水目标，t为时间；
S4.确定各个时段水库的最高和最低限制水位标准Lmaxt，Lmint，作为水库调度区域的上下边界，t为时间；
S5.定义优化模型的第一组决策变量{Luppert，Llowert}，在不同时段t内，根据水库的最高、最低限制水位Lmaxt和Lmint确定水库调度的调度区域，在上下限水位区间范围内，设置两组控制水位Luppert和Llowert，作为优化模型中的第一组决策变量，其中t为时间；
S6.定义优化模型的第二、三组决策变量，并根据决策变量设定水库的供水和泄水规则，并在t时间内，根据当前时刻水位Lt所在的调度区域，设置相应的供水规则和泄水规则，并分别设置社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt；
S7.根据步骤S6定义目标函数；
S8.设定约束条件，包括水量平衡、水库上下限水位约束、末库容约束；
S9.模型求解；
S10.对于不同年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中的每年的入流量序列y＝1，2，…，Y，逐个重复当前步骤，S10，得到Y组不同入流量条件下的帕累托最优解集及相对应的决策变量{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}；
S11.作不确定性条件处理。
进一步，所述t为日时段，t＝1，2，…，365。
进一步，所述步骤S2选取水库上游受人类影响较小的水文站的历史逐日流量数据，以年为周期，计算33组水文统计指标IHA作为天然流量模式的参考标准；对每年的日流量数据计算出的每个IHA指标序列进行逐年排频，选取75％和25％频率对应的指标值，作为该指标可接受的改变范围的上下限标准，并以此为水库调度的生态目标范围。
进一步，所述步骤S5的固定边界Lmaxt，Lmint和被优化边界Luppert和Llowert组成的4个控制水位，所述4个控制水位将t时段内的调度区划分为5个子区域。
进一步，所述步骤S6设置相应供水规则和泄水规则的计算方法如下：
当t处于非汛期时段时，t时段的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
当t处于汛期时段时，t时段供水量Wt和水库泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
式中，aS1，bS1，cS1，aE1，bE1，cE1，aE2，bE2，cE2，aS2，bS2，cS2，aE3，bE3，cE3，aE4，bE4，cE4是不同时段t和不同当前水位Lt下的线性对冲规则系数，为优化模型中的第二组决策变量；MinW1，MinR1，MinW2，MinR2分别为非汛期和汛期的社会经济最小供水量和生态最小供水量，为优化模型中的第三组决策变量，It是t时段的水库入流量，t为日时段，t＝1，2，…，365。
进一步，所述步骤S7根据步骤S6设置的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt定义供水目标函数f1和生态目标函数f2，两个目标函数计算如下式所示：
式中，Dt是t时段的社会经济需水量，ihai p25和ihai p75分别为33组水文统计指标IHA变量中第i个变量的可接受上下限；ihai(Rt)是根据Rt计算得到的第i个水文统计指标IHA指标的数值。
进一步，所述S8的水量平衡约束公式以水量平衡原理及步骤S6设置的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt中的计算公式，求解t时段末的水库库容，具体计算公式为：
Vt＝Vt-1+It-Wt-Rt-Et
水位上下限库容约束公式为：
Lmint≤Lt≤Lmaxt
末库容约束公式为：
V0＝Va
式中，Vt为t时段水库末库容，It为t时段水库来流，Et为t时段水库的蒸发渗漏损失，Lmint，Lmaxt为水库上下限，V0，Va分别为水库初、末库容。
进一步，所述步骤S9模型求解以各历史年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中一年的水库入流量Iy作为输入条件，随机设定3组决策变量的初始值，根据步骤S5-S8，分别计算模型的供水目标函数f1和生态目标函数f2，并以最小化的f1和f2为目标，进行迭代求解，得到两个目标下的帕累托最优解集及相对应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s}，其中S为帕累托最优解的数量。
进一步，所述迭代求解采用多目标向量评价遗传算法进行。
进一步，所述步骤S11作不确定性条件处理是根据不同入流量条件{I1，I2，I3，…，IY}得到的最优解和相应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}，计算每个入流量条件Iy下的决策变量的平均值或中值， 作为不确定入流量条件下的水库生态调度决策的依据和规则。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明能根据水库未来来流情况及当前可供水量以及用水户的需水量及河流生态流量模式的要求，采用线性对冲规则优化方法，对水库的泄蓄决策和生态供水进行调节。
(2)由于本发明以社会经济用水户的总供水满足程度最大和河道内生态流量模式改变度最小为目标，以水库上下限水位限制条件、水平平衡及年调节末期的蓄水水位要求为约束，优化得到调度规则的相关参数。
(3)本发明采用简单易行的分段线性函数作为调度规则进行优化，并对不同水文条件进行了不确定性处理。该方法生成的调度规则，可直接作为指导水库进行调度运行的依据。该发明通过线性规则的引入，克服了传统水库生态优化调度中由于模型的多变量、***目标非线性而产生的维数灾问题，且调度规则能够直接用于水库调度实践，理论意义明确，操作简单易行。
附图说明
图1为社会经济生态的水库调度示意图。
图2为基于对冲规则的多水库生态供水优化调度方法流程示意图。
图3为水库调度区域划分示意图。
图4为向量评价遗传算法求解流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本发明提出了一种基于对冲规则的多水库生态供水优化调度方法，以供水水库的蓄泄规则及各用水户的供水规则为核心，基于对冲规则原理，对水库的可供水量进行时空分配，采用多目标优化算法进行求解计算，在尽量保障各用水户的社会经济供水满足程度的同时，使河流生态水文要素得到最大程度的修复和改善，趋于自然流量模式。对水库的入流量不确定条件通过蒙特卡洛模拟的方法进行处理，得到任意入流量条件下的水库调度规则，可直接用于河流管理者根据来水条件，实时指导水库调度，保障河流的社会经济与生态服务功能平衡发展，如图1所示，图1中1为上游河道，2为社会经济用水户，3为水库，4为下游生态断面，5为下游河道。
一种基于对冲规则的多水库生态供水优化调度方法，如图2所示，具体包括以下步骤：
S1.根据水库的历史入流量数据，计算水库的历史入流量集合{I1，I2，I3，…，IY}，Y为历史年份数量，其中I1各水库第一年的逐日入流量集合；I1＝(I1 1，I1 2…，I1 t)，其中t为日时段，t＝1，2，…，365；
S2.选取水库上游受人类影响较小的水文站的历史逐日流量数据，以年为周期，使用IHA软件，计算33组水文统计指标(IHA)作为天然流量模式的参考标准。对每年的日流量数据计算出的每个IHA指标序列进行逐年排频，选取75％和25％频率对应的指标值，作为该指标可接受的改变范围的上下限标准，以此作为水库调度的生态目标范围；若每年的1月平均流量Q1为例，则可接受范围为(Q1-75％，Q1-25％)，33组指标如下表所示；
S3.确定用水户在各时段的社会经济用水需求Dt，作为社会经济供水目标，包括工业、农业、城市生活需求等，其中t为日时段，t＝1，2，…，365；
S4.确定各个时段水库的最高和最低限制水位标准Lmaxt，Lmint，作为水库调度区域的上下边界，其中t为日时段，t＝1，2，…，365；
S5.定义优化模型的第一组决策变量{Luppert，Llowert}，在不同时段t内，根据水库的最高、最低限制水位Lmaxt和Lmint确定水库调度的调度区域，如图3灰色区域所示；在上下限水位区间范围内，设置两组控制水位Luppert和Llowert，作为优化模型中的第一组决策变量，如图3所示，由固定边界Lmaxt，Lmint和被优化边界Luppert和Llowert组成的4个控制水位，将t时段内的调度区划分为5个子区域，其中t为旬时段，t＝1，2，…，365；
S6.定义优化模型的第二、三组决策变量，并根据决策变量设定水库的供水和泄水规则。在t时段内，根据当前时刻水位Lt所在的调度区域，设置相应的供水规则和泄水规则，并分别设置社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt；
当t处于非汛期时段时，t时段的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
当t处于汛期时段时，t时段社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
式中，aS1，bS1，cS1，aE1，bE1，cE1，aE2，bE2，cE2，aS2，bS2，cS2，aE3，bE3，cE3，aE4，bE4，cE4是不同时段t和不同当前水位Lt下的线性对冲规则系数，为优化模型中的第二组决策变量；MinW1，MinR1，MinW2，MinR2分别为非汛期和汛期的社会经济最小供水量和生态最小供水量，为优化模型中的第三组决策变量，It是t时段的水库入流量；
S7.定义目标函数。根据步骤S6中的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt分别计算供水目标函数f1和生态目标函数f2，如下式所示：
式中，Dt是t时段的社会经济需水量，ihai p25和ihai p75分别为33组IHA变量中第i个变量的可接受上下限；ihai(Rt)是根据Rt计算得到的第i个IHA指标的数值；
S8.设定约束条件，包括水量平衡、水库上下限水位约束、末库容约束。
水量平衡约束公式是根据水量平衡原理及步骤S6中的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt的计算公式，求解t时段末的水库库容，具体计算公式为：
Vt＝Vt-1+It-Wt-Rt-Et
水位上下限库容约束公式为：
Lmint≤Lt≤Lmaxt
末库容约束公式为：
V0＝Va
式中，Vt为t时段水库末库容，It为t时段水库来流，Et为t时段水库的蒸发渗漏损失，Lmint，Lmaxt为水库上下限，V0，Va分别为水库初、末库容；
S9.对模型求解。以各历史年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中一年的水库入流量Iy作为输入条件，随机设定3组决策变量的初始值，根据步骤S5-S8，分别计算模型的供水目标函数f1和生态目标函数f2。以最小化f1和f2为目标，采用多目标向量评价遗传算法进行迭代求解，向量评价遗传算法求解流程如图4所示，得到两个目标下的帕累托最优解集及相对应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s}，其中S为帕累托最优解的数量；
S10.对于不同年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中的每年的入流量序列y＝1，2，…，Y，逐个重复当前步骤Si0，得到Y组不同入流量条件下的帕累托最优解集及相对应的决策变量{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Parero1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}；
S11.最后作不确定性条件处理，根据不同入流量条件{I1，I2，I3，…，IY}得到的最优解和相应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}，计算每个入流量条件Iy下的决策变量的平均值或中值， 作为不确定入流量条件下的水库生态调度决策的依据和规则。
本发明能根据水库未来来流情况及当前可供水量以及用水户的需水量及河流生态流量模式的要求，采用线性对冲规则优化方法，对水库的泄蓄决策和生态供水进行调节。以社会经济用水户的总供水满足程度最大和河道内生态流量模式改变度最小为目标，以水库上下限水位限制条件、水平平衡及年调节末期的蓄水水位要求为约束，优化得到调度规则的相关参数。
而且本发明采用简单易行的分段线性函数作为调度规则进行优化，并对不同水文条件进行了不确定性处理。该方法生成的调度规则，可直接作为指导水库进行调度运行的依据。该发明通过线性规则的引入，克服了传统水库生态优化调度中由于模型的多变量、***目标非线性而产生的维数灾问题，且调度规则能够直接用于水库调度实践，理论意义明确，操作简单容易。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1.以水库的历史入流量数据，计算水库的历史入流量集合{I1，I2，I3，…，IY}，Y为历史年份数量，其中I1各水库第一年的逐日入流量集合；I1＝(I1 1，I1 2…，I1 t)；
S2.选取水库上游受人类影响较小的水文站的历史逐日流量数据；
S3.确定用水户在各时段的社会经济用水需求Dt，作为社会经济供水目标；
S4.确定各个时段水库的最高和最低限制水位标准Lmaxt，Lmint，作为水库调度区域的上下边界；
S5.定义优化模型的第一组决策变量{Luppert，Llowert}，在不同时段t内，根据水库的最高、最低限制水位Lmaxt和Lmint确定水库调度的调度区域，在上下限水位区间范围内，设置两组控制水位Luppert和Llowert，作为优化模型中的第一组决策变量；
S6.定义优化模型的第二、三组决策变量，并根据决策变量设定水库的供水和泄水规则，并在t时间内，根据当前时刻水位Lt所在的调度区域，设置相应的供水规则和泄水规则，并分别设置社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt；
S7.定义目标函数；
S8.设定约束条件，包括水量平衡、水库上下限水位约束、末库容约束；
S9.模型求解；
S10.对于不同年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中的每年的入流量序列y＝1，2，…，Y，逐个重复当前步骤S10，得到Y组不同入流量条件下的帕累托最优解集及相对应的决策变量{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}；
S11.作不确定性条件处理；
其中，上述步骤中所述的t为时间。
2.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述t为日时段，t＝1，2，…，365。
3.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S2选取水库上游受人类影响较小的水文站的历史逐日流量数据，以年为周期，计算33组水文统计指标IHA作为天然流量模式的参考标准；对每年的日流量数据计算出的每个IHA指标序列进行逐年排频，选取75％和25％频率对应的指标值，作为该指标可接受的改变范围的上下限标准，并以此为水库调度的生态目标范围。
4.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S5的固定边界Lmaxt，Lmint和被优化边界Luppert和Llowert组成的4个控制水位，所述4个控制水位将t时段内的调度区划分为5个子区域。
5.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S6设置相应供水规则和泄水规则的计算方法如下：
当t处于非汛期时段时，t时段的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
当t处于汛期时段时，t时段供水量Wt和水库泄流量Rt由以下分段线性公式计算：
式中，aS1，bS1，cS1，aE1，bE1，cE1，aE2，bE2，cE2，aS2，bS2，cS2，aE3，bE3，cE3，aE4，bE4，cE4是不同时段t和不同当前水位Lt下的线性对冲规则系数，为优化模型中的第二组决策变量；MinW1，MinR1，MinW2，MinR2分别为非汛期和汛期的社会经济最小供水量和生态最小供水量，为优化模型中的第三组决策变量，It是t时段的水库入流量，t为日时段，t＝1，2，…，365。
6.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S7根据步骤S6设置的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt定义供水目标函数f1和生态目标函数f2，两个目标函数计算如下式所示：
式中，Dt是t时段的社会经济需水量，ihai p25和ihai p75分别为33组水文统计指标IHA变量中第i个变量的可接受上下限；ihai(Rt)是根据Rt计算得到的第i个水文统计指标IHA指标的数值。
7.根据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述S8的水量平衡约束公式根据水量平衡原理及步骤S6设置的社会经济供水量Wt和水库生态泄流量Rt中的计算公式，求解t时段末的水库库容，具体计算公式为：
Vt＝Vt-1+It-Wt-Rt-Et
水位上下限库容约束公式为：
Lmint≤Lt≤Lmaxt
末库容约束公式为：
V0＝Va
式中，Vt为t时段水库末库容，It为t时段水库来流，Et为t时段水库的蒸发渗漏损失，Lmint，Lmaxt为水库上下限，V0，Va分别为水库初、末库容。
8.据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S9模型求解以各历史年份的入流量序列{I1，I2，I3，…，IY}中一年的水库入流量Iy作为输入条件，随机设定3组决策变量的初始值，根据步骤S5-S8，再分别计算模型的供水目标函数f1和生态目标函数f2，并以最小化的f1和f2为目标，进行迭代求解，得到两个目标下的帕累托最优解集及相对应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s}，其中S为帕累托最优解的数量。
9.据权利要求8所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述迭代求解采用多目标向量评价遗传算法进行。
10.据权利要求1所述基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法，其特征在于，所述步骤S11作不确定性条件处理是根据不同入流量条件{I1，I2，I3，…，IY}得到的最优解和相应的决策变量集合{Luppert，Llowert，aS1，bS1，cS1，aE1…，MinW1，MinR1，MinW2，MinR2|Pareto1，2，…，s|y＝1，2，…，Y}，计算每个入流量条件Iy下的决策变量的平均值或中值， 作为不确定入流量条件下的水库生态调度决策的依据和规则。
CN201811490655.6A 2018-12-06 2018-12-06 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法 Withdrawn CN109657848A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811490655.6A CN109657848A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811490655.6A CN109657848A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109657848A true CN109657848A (zh) 2019-04-19

Family

ID=66112830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811490655.6A Withdrawn CN109657848A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109657848A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111898253A (zh) * 2020-07-15 2020-11-06 武汉大学 一种水库调度及其下游河流生态环境保护的合作价值评估方法
CN113077167A (zh) * 2021-04-16 2021-07-06 中山大学 一种面向出入库径流的水文情势变化分析方法
CN113610418A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 东莞理工学院 一种基于对冲规则的地表水水量滚动分配方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104036334A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 大连理工大学 一种耦合调峰和通航需求的梯级水电站多目标优化调度混合搜索方法
CN104047258A (zh) * 2014-06-23 2014-09-17 清华大学 一种面向环境保护的联合调度水库群的生态库容确定方法
CN105243458A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 河海大学 一种基于多目标混合蛙跳差分算法的水库调度方法
CN107180313A (zh) * 2017-06-05 2017-09-19 中国水利水电科学研究院 基于风险对冲规则的大型水库汛末蓄水方案的编制方法
CN108681821A (zh) * 2018-05-15 2018-10-19 大连理工大学 一种跨流域引水工程受水水库最优调度决策方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104047258A (zh) * 2014-06-23 2014-09-17 清华大学 一种面向环境保护的联合调度水库群的生态库容确定方法
CN104036334A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 大连理工大学 一种耦合调峰和通航需求的梯级水电站多目标优化调度混合搜索方法
CN105243458A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 河海大学 一种基于多目标混合蛙跳差分算法的水库调度方法
CN107180313A (zh) * 2017-06-05 2017-09-19 中国水利水电科学研究院 基于风险对冲规则的大型水库汛末蓄水方案的编制方法
CN108681821A (zh) * 2018-05-15 2018-10-19 大连理工大学 一种跨流域引水工程受水水库最优调度决策方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘悦忆等: ""Piecewise-Linear Hedging Rules for Reservoir Operation with Economic and Ecologic Objectives"", 《WATER》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111898253A (zh) * 2020-07-15 2020-11-06 武汉大学 一种水库调度及其下游河流生态环境保护的合作价值评估方法
CN113077167A (zh) * 2021-04-16 2021-07-06 中山大学 一种面向出入库径流的水文情势变化分析方法
CN113077167B (zh) * 2021-04-16 2022-07-19 中山大学 一种面向出入库径流的水文情势变化分析方法
CN113610418A (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 东莞理工学院 一种基于对冲规则的地表水水量滚动分配方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109657848A (zh) 一种基于对冲规则的水库生态供水优化调度方法
CN110851977A (zh) 基于生态流量的供水-发电-生态多目标调度图优化方法
Chang et al. Optimized cascade reservoir operation considering ice flood control and power generation
CN103927629B (zh) 多水源联合调度***及其方法
Yilmaz et al. An indicator based assessment for water resources management in Gediz River Basin, Turkey
CN101892647B (zh) 一种基于水库调度的河流生态流量调控方法
CN105913146B (zh) 南方湿润地区的水资源优化配置***
Suiadee et al. A combined simulation–genetic algorithm optimization model for optimal rule curves of a reservoir: a case study of the Nam Oon Irrigation Project, Thailand
CN101833609A (zh) 一种面向河流生态流量维持的水库优化调度方法
CN111080157B (zh) 一种梯级水电站排磷量的调度方法和***
CN104047258A (zh) 一种面向环境保护的联合调度水库群的生态库容确定方法
CN107563538A (zh) 大电网平台下的面向关键水位控制的多目标水库群调度优化方法
CN110414051A (zh) 一种抑制河流水华的生态需水核算方法
CN106056267A (zh) 一种并联水库群优化调度方法
CN110472826A (zh) 一种考虑日电量偏差的梯级水电站负荷变化实时自适应方法
CN109325610B (zh) 一种面向多水源梯级泵站调水***的分段线性调度方法
CN113177727B (zh) 一种河道分级分期旱限水位或流量的计算方法
CN113379152B (zh) 基于可调能力的闸坝群低影响中长期联合调度方法
CN101789053A (zh) 一种供水型水库生态调度技术
Li et al. Incorporating ecological adaptation in a multi-objective optimization for the Three Gorges Reservoir
CN109919397A (zh) 平原河网地区排涝容量校验优化方法
CN114239992A (zh) 一种水库动态汛限水位制定方法
CN116703134A (zh) 一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及***
CN112183966A (zh) 一种面向生态稳定的地表水与地下水联合调控方法
CN117114918A (zh) 一种基于区域生态需水与多水源供水的水资源调配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190419