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
水库群优化调度总结报告 -----水文专业 姓名： 学号： 专业： 时间： 河海大学文天学院 2013年9月
目录 一、概述 (3) 二、线性规划非线性规划方法 (4) 2.1 线性规划 (4) 2.2 非线性规划 (4) 三、动态规划（DP） (4) 四、增量动态规划（IDP） (6) 五、两时段滑动寻优算法（POA） (6) 六、轮库迭代法 (7) 七、总结 (7)
一、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。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、增量动态规划、两时段滑动寻优算法和轮库迭代法等。
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）
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
《水库群优化调度》教学大纲 一、课程编号：0101041 二、课程名称：水库群优化调度 (Optimal Operation of Reservoir Systems) 三、学分、学时：1学分； 16学时 四、教学对象：水文与水资源工程专业本科生 五、开课单位：水资源环境学院 六、先修课程：水利计算，运筹学，工程经济学 七、课程性质、作用、教学目标 本课程为水文与水资源工程专业选修课程，主要讲解最优化理论在水库运行管理中的应用。通过学习使学生能从事水电系统运行管理，水库运行管理，水利系统综合规划等方面的工作。 八、教学内容 第一章概述 第一节引言 第二节系统与系统分析 第三节径流特征及其处理 第二章单库发电优化调度 第一节引言 第二节动态规划模型 第三节动态解析模型 第四节水电站机组负荷分配 第三章库群发电优化调度 第一节数学模型 第二节增量动态规划轮库迭代优化算法 第三节动态解析模型 第四章水库防洪优化调度 第一节引言 第二节单库最大削峰准则调度 第三节单库破坏历时最短调度 第四节库群防洪优化调度 第五章水电站水库随机模型 第一节随机模型的特点与径流描述方法
第二节有预报的随机模型 第六章水库供水调度 第一节确定性模型 第二节随机线性规划模型 第三节机遇约束模型 第七章实例 九、实践性环节的内容、要求 十、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时（或学时比例） 十一、教材与参考书 教材：陈乐湘主编《库群优化调度》，自编讲义。 参考书：长江流域规划办公室，河海大学，丹江口水利枢纽管理局合编 《综合利用水库调度》水利电力出版社，1990。 十二、考核方式 笔试 十三、教学大纲说明 （一）本课程的性质和任务 本课程为水文水资源工程专业选修课程，主要讲解最优化理论在水库运行管理中的应用。通过学习使学生能从事水电系统运行管理，水库运行管理，水利系统综合规划等方面的工作。 （二）本课程的基本要求 学生学完本课程后应达到以下基本要求； 1.掌握不同时间尺度的径流描述方法； 2.掌握利用动态规划求解单库发电优化调度问题； 3.掌握轮库迭代优化算法在库群优化调度中的应用； 4.掌握防洪库群优化目标确定及优化调度模型的建模与求解； 5.了解水电站水库调度的随机模型； 6.掌握供水水库调度的确定性模型。 （三）本课程与其它课程的联系与分工 本课程与水利计算、工程经济学、运筹学基础，概率论与数量统计等课程有联系，原则上，本课程应在上述课程之后进行。 径流调节的基本原理在水利计算课程中讲授。 工程水文学中的径流系列计算，设计洪水计算，典型年选择等内容不在本课程中讲授，本课程只将以上内容作简要回顾。
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；
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2015, 4, 216-227 Published Online June 2015 in Hans. https://www.doczj.com/doc/bf8602516.html,/journal/jwrr https://www.doczj.com/doc/bf8602516.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.doczj.com/doc/bf8602516.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.doczj.com/doc/bf8602516.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.doczj.com/doc/bf8602516.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。
洮河流域梯级电站水库群的联合调度模型 实施梯级水库的集中联合调度，主要目的在于提高了流域水能利用率，提高发电效率。 水库群的集中调度管理主要依靠“乌江流域卫星水情自动化系统”。 流域遭遇来水特枯年份，在上下游来水极不均衡情况下，不仅要实现流域各梯级电站的水库零弃水，而且还要完成集团公司下达的年度发电计划。 梯级电站水库特征水位表 3.4.2水库的特征水位 根据装机规模论证和水库回水特征，经调洪验算确定水库的特征水位为： 水库校核洪水位2004.0m 水库设计洪水位2002.00m 水库正常蓄水位2002.00m 水库汛期限制水位2001.00m（5～10月） 水库发电死水位2000.0m 3.4.3汛期库水位 本电站水库为日调节，其发电出力主要受来水流量控制，汛期来水量一般大于电站额定引用流量，水库汛限水位2001.00m。 当中、小洪水流量Q <603m3/s时，水库水位 2002.00m。 当洪水流量二十年一遇(P=5%) 1680 m3/s >Q≥603 m3/s时，水库水位 2002.00m。 当洪水流量2360m3/s(设计洪水)>Q≥ (P=5%) 1680 m3/s时，水库设计洪水位2002.00m。 当洪水流量Q>设计洪水2360m3/s时，水库水位由2002.00m逐渐上升到最高洪水位2004.00m，在任何情况下，水库水位不得高于2004.00m。 3.4设计标准及水库水位 3.4.1枢纽设计标准 正常蓄水位1968.80m，相应库容780万m3； 设计洪水标准为3.33%，设计洪水位1969.1m，相应洪峰流量2110m3/ s,相应库容1000万m3； 校核洪水标准为0.5%，校核洪水位1970.5m，校核洪峰流量3230m3/s，相应库容1362万m3；最低发电水位1966m。 3.4.2汛期库水位根据来水量规定如下： 流量为 20.00—632.00 m3/s时，水位1969.10—1968.50 m 流量为 632.00—1000.00 m3/s时，水位1968.50—1967.50 m 流量为1000.00—1500.00 m3/s时，水位1966.00—1967.00 m 流量为1500.00—2000.00 m3/s时，水位1965.00—1966.00 m 流量为2000.00—2500.00 m3/s时，水位1963.00—1965.00 m 流量为2500 m3/s以上时,水位不高于是1959.1 m，在任何情况下，库水位不得高于1970.50 m。
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。
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
34 第 21 卷 2005年 第 2 期 2 月 农 业 工 程 学 报 T r ansactions of the CSA E V ol.21 N o .2 F eb. 2005 小型灌溉水库群优化调度图解法 朱颖元 , 石 凝 , 董爱红 摘 要: (1.福州大学土木建筑工程学院, 福州 350002; 2.福建省水文水资源勘测局, 福州 350001) 动态空库系 数图解法是一 种以弃水量 最小为目标 函数的水 库群简易优 化调度方 法,适用 于小型水 库群的灌溉 调 度。任一时刻水库的空库系数反映该水库在该时刻的蓄水能力和供水能 力。应用时段初各水库空库系数的大 小决策水库群 的蓄放水次序及放水量的大小, 在满足约束条件下,时 段末保持各水库的空 库系数相等, 由此可尽可能多地 拦蓄径流, 使弃 水量最小。 关键词: 小型水库群; 灌溉; 优化调度; 动态空库系数; 图解法 中图分类号: T V 697. 1 文献标识码: A 文章编号:1002-6819( 2005)02-0034-04 朱颖元, 石 凝,董爱红. 小型灌溉水库群优化调度图解法[J] .农业工程学报, 2005,21(2): 34- 37. Zhu Yingy uan, Shi N ing, Do ng Aihong . G ra phic method fo r ir r igat ion optima l allo cat ion of small reserv oir system [ J]. T r ansa ct ions of t he CSA E, 2005, 21(2): 34- 37.(in Chinese w ith English abst ract) y m ) —— 为一组参数; X a , X b —— 为 X 的上、下限。 国内外对水库( 群) 优化调度理论的研究已取得很 优化模型的求解, 就是在约束条件下使目标函数达 多成果 , 近 10 年来, 其理论和计算方法仍在不断发 到最小, 此时决策变量值就是最优解。目前已有很多求 展和创新 , 并在中国水库( 群) 调度中得到应用 。 解 方法 , 但这些方法都较复杂, 对小型水库群而 然而, 中国主要集中在水电站水库( 群) 优化调度中的研 言一般 难以 实现。本 文提 出一 种简 易的 优化 调 度法 究和应用, 对灌溉水库的优化调度, 尤其是对小型灌溉 —— 等 B 调度法, 以弃水量最小为目标函数, 在满足约 水库群的优化调度, 研究报道较少。中国有众多的小型 束条件下, 决策水库群的蓄放水次序。 灌区, 这种灌区通常由几座小型水库串联、并联或串并 1. 2 等 B 调度法 联而成, 共同为灌区供水。小型灌溉水库群大多水文观 定义动态空库系数 B: 往难以应用, 运营效益低。因此, 研究适用于小型灌溉水 W W 库群的优化调度方法, 对提高中国农村小型灌区的管理 式中 V 兴 —— 水库的兴利库容, m ; W —— 某时刻水 水平, 提高水资源的利用率, 具有重要的意义。本文提出 库 蓄 水 量, m ; V 空 —— 该 时 刻 水 库 空 库 库 容, m ; 动态空库系数图解法, 是一种以弃水量最小为目标函数 W —— 水库多年平均径流量, m 。 的水库群简易优化调度方法, 适用于小型灌区水库群的 动态空库系数 B 的大小反映水库某时刻的空库程 优化调度。 度, 亦反映该时刻水库的调蓄能力。B 越大, 表示水库蓄 系数分别为 B 1 和 B 2。若 B 1 > B 2, 说明 B 1 库蓄水能力大, 1. 1 数学模型的建立 对今后可能的来水, 其弃水的机会较小, 但库中存蓄的 设由具有一定调节能力的小型水库群共同为灌区 水 量较少, 供水能力较小。而 B 2 库弃水的机会较大, 但 供水。其中, 各水库参数已定( 如正常蓄水位、死水位、防 库中所存蓄的水量较多, 供水能力较大。当 B 1 = B 2, 说 洪限制水位、兴利库容、渠道设计引水能力、渠系水利用 明 两水库供蓄水能力相同。因此, 调度原则为: B 小者先 系数等) , 调节期各水库的天然来水量、灌区农作物的需 供水, B 大者先蓄水; 当 B 相等时, 则同时供蓄水。在供 水量及过程已知。水库群的最优运行目标函数可表示 蓄水的过程中, 保持时段末各水库的 B 相等, 故称为等 为 : B 调度法, 在供蓄水的过程中, 各时刻的 B 是变化的, 故 ob. m inS = f ( X , Y ) ( 1) 又称为动态的。按此方法进行调度, 可使水库群尽可能 约束条件: s. t . G ( X , Y ) = 0 ( 2) 多地拦蓄径流, 使弃水量最小, 充分利用水资源。 X a ≤ X ≤ X b 1. 3 水库调度图解法 式 中 f ( X , Y ) —— 水 库 群的 最 小弃 水 函数; X = 等 B 调度法用图解法进行计算。设两并联水库, 共 同为灌区供水。如图 1 ～ 图 3所示, 将 B 2 线纵向叠加在 作 者简介: 朱 颖元(1950- ), 男, 福建省 泉州市人, 硕士, 副 教授, 主 兴利库容) 。 1 2 2 T ( x 1, x 2, …, x n ) —— 为一组决策变量; Y = ( y 1, y 2, …, 0 引 言 [1,2] [2,3] [4- 12] 测设备简陋, 管理水平低, 复杂的调度方法在实践中往 B = = ( 3) 3 3 3 3 水能力越大, 供水能力越小。设有两个水库, 某时刻空库 1 小型水库群优化调度 [1, 13,14] 收稿日期: 2004-03-12 修订日期: 2004-09-12 1 基金项目: 福建省自然科学基金项目( 0210008)
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.doczj.com/doc/bf8602516.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.doczj.com/doc/bf8602516.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.doczj.com/doc/bf8602516.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