水库汛限水位实时动态控制方案优选
- 格式:pdf
- 大小:252.57 KB
- 文档页数:3
水库汛期控制运用水位动态管理方案英文回答:Water level dynamic management is a crucial aspect of controlling flood season in reservoirs. It involves monitoring and adjusting the water levels in the reservoirs to ensure their effective operation during flood periods. This management scheme is essential to prevent overflow and mitigate the potential risks associated with heavy rainfall and increased water inflow.One approach to water level dynamic management is the use of real-time monitoring systems. These systems provide continuous data on the water levels in the reservoirs, allowing operators to make informed decisions regarding water release and storage. For example, if the water level is rising rapidly due to heavy rainfall, the operators can release water to create more storage space and prevent overflow. On the other hand, if the water level is low, they can store water in anticipation of future rainfall.Another strategy is the implementation of predictive modeling techniques. By analyzing historical data and weather forecasts, reservoir operators can predict the inflow of water into the reservoirs and adjust the water levels accordingly. For instance, if a storm is expected to bring heavy rainfall in the coming days, the operators can proactively lower the water levels to create more storage capacity. This proactive approach helps to minimize therisk of overflow and ensures that the reservoirs can handle the increased water inflow.Furthermore, water level dynamic management can also involve the use of flood control gates and spillways. These infrastructure components provide additional control over the water levels in the reservoirs. For instance, if the water level exceeds a certain threshold, the flood control gates can be opened to release water and prevent overflow. Similarly, spillways can be utilized to divert excess water away from the reservoirs during flood events.In addition to these technical measures, effectivecommunication and coordination among stakeholders are crucial for successful water level dynamic management. This includes regular updates and information sharing between reservoir operators, local authorities, and the public. For example, if the water levels are being adjusted, it is important to inform downstream communities to ensure their safety and preparedness.Overall, water level dynamic management plays a vital role in controlling flood season in reservoirs. It requires the use of real-time monitoring systems, predictive modeling techniques, infrastructure components like flood control gates and spillways, and effective communication among stakeholders. By implementing these strategies, reservoir operators can effectively manage water levels and minimize the risks associated with flood events.中文回答:水位动态管理方案是控制水库汛期的重要方面。
水库如何合理实施汛限水位动态控制实施水库汛限水位动态控制,可以在不降低水库原设计防洪标准的情况下,提高洪水资源和水能资源利用率,缓解水资源和水能资源供需矛盾,提高水库综合效益。
1 概况水库汛限水位动态控制是指水库在汛期,根据实时雨、水情,利用预报成果,在不降低水库防洪标准,确保水库、上下游地区防洪安全的前提下,按照经科学论证并经有关部门审批的水库汛限水位动态控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程。
为加强洪水管理,规范水库汛限水位动态控制试点工作,确保水库防洪安全,科学利用洪水资源,2 005年,国家防总印发了《水库汛限水位动态控制试点工作意见》,作为全国各地开展水库汛限水位动态控制试点工作的指导性文件。
目前,水库汛限水位动态控制管理工作只在个别水库进行了试点,并取得了可观的经济效益和社会效益。
但是,这项工作还未被我国相关法律法规所认可,从而未能得到全面开展。
2 水库汛限水位动态控制的必要性随着国民经济发展对水资源需求的增长,水的供需矛盾加剧,客观上对水库的防洪安全与供水保障提出了更高要求。
随着我国水文、气象遥测系统建设的不断发展以及洪水预报水平的不断提高,目前人们对一场暴雨过程产生不同等级洪水的判别方法和产生稀遇洪水的水文气象条件已经有了进一步的认识,利用连续的气象卫星、测雨雷达等遥感观测资料、常规气象资料及陆面水情资料,可以判断即将发生洪水的级别和水库设计标准洪水以及校核标准洪水出现的可能性,已经具备开展洪水预报调度,实施汛限水位动态控制的工作条件。
如果能根据各水库流域的实时预报信息,实施合理的动态汛限水位管理,可以在不降低原设计防洪标准的情况下,充分利用洪水资源,提高灌溉和供水保证率,增加发电效益,还可以在不降低原设计供水保证率的前提下,提高水库及其上下游的防洪标准。
我县现有水库共100座,其中中型水库3座、小㈠型水库20座、小㈡型水库77座。
这些水库主要是为农田灌溉、人民生活和工业生产等提供水源,同时也为防御洪涝灾害发挥了重要作用。
水库汛期控制运用水位动态管理方案
1.前言
水库在汛期期间需要科学合理地控制运用水位,既要保证防洪安全,又要满足下游用水需求,因此制定一个切实可行的水位动态管理方案至关重要。
2.水位控制目标
2.1防洪安全
汛期水位控制的首要目标是确保水库防洪安全,在设计标准以内控制好水位,防止溢流。
2.2供水需求
合理利用水库库容,保证下游城市生活、工业和农业等各方面的用水需求。
2.3生态环境
维护下游河流生态环境所需的生态基流。
3.水位管理方案
3.1预测分析
充分利用气象部门的预报信息,对未来一段时期的流域来水情况进行科学预测和分析。
3.2错峰调度
结合水库库容情况,采取分蓄分泄等错峰调度措施,尽量将洪峰扭平,减轻下游压力。
3.3分期控制
根据不同时段的防洪和供水目标,制定不同的水位控制方案,动态调整水位控制曲线。
3.4应急预案
制定汛期水位超出正常控制的应急预案,明确指挥机构和防御措施。
4.管理保障
4.1加强值班
汛期加强值班制度,24小时监控水情雨情,随时掌握第一手信息。
4.2健全机制
建立健全防汛抗旱指挥机制,明确分工,确保高效协调运转。
4.3加强培训
对防汛人员进行专业培训,提高应急处置和决策水平。
5.结语
水库汛期水位动态管理事关防洪安全和供水需求,需要制定科学合理的管理方案,完善管理保障措施,确保方案的有效实施。
三门峡水库汛限水位动态控制可行性分析摘要阐述了三门峡水库汛限水位动态控制的必要性与可行性,并对三门峡水库防洪运行的调算概况、汛限水位动态控制指标和效益进行了分析,为三门峡水库实行汛限水位的动态控制提供参考,以期更好地发挥水库综合效益。
关键词三门峡水库;汛限水位;动态控制;可行性分析三门峡水库是黄河上修建的第1座以防洪、防凌、供水、灌溉、发电为目标的综合性大型水利枢纽,是黄河下游“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系的重要组成部分。
枢纽处与黄河中游,控制黄河流域面积68.84万km2,占流域面积的91.5%,控制黄河水量的89%、沙量的98%。
枢纽大坝为混凝土重力坝,主坝长713.2 m,最大坝高106 m。
水位335 m以下保持有效库容近60亿m3,电站总装机410 MW(1×60 MW+4×50 MW+2×75 MW)。
建成运用40多年来,为黄河下游防洪防凌安全、沿黄城市工农业用水、下游河道减淤及河口地区生态平衡等做出了巨大贡献,在水库调度运用、泥沙研究等方面取得了丰硕成果[1-2]。
随着社会的不断发展,尤其是黄河上几个大型水库的投运后,三门峡水库运用的边界条件发生了很大变化。
在汛期,为有效地利用洪水资源,更好地发挥水库的综合效益,在确保防洪安全的前提下,有必要对其汛限水位进行动态的合理控制。
1三门峡水库汛限水位动态控制的必要性1.1三门峡水库汛限水位的由来三门峡水库原设计正常高水位360 m,总库容647亿m3,死水位335 m。
第一期工程按正常高水位350 m施工,运用水位不超过340 m。
经初期蓄水运用,水库淤积严重,对枢纽泄流排沙设施进行了增建和改建。
经增建和改建后,在坝前315 m高程时,枢纽泄流规模达到9 701 m3/s(不包括机组泄流),达到了改建要求(泄流规模达到1万m3/s)。
并成功地采用了“蓄清排浑”调水调沙运用方式,变水沙不平衡为水沙相适应,使库区年内泥沙冲淤基本平衡,淤积得到控制,335 m以下长期保持近60亿m3的有效库容,基本解决了泄流排沙和保持兴利库容的问题。
水库汛期控制运用水位动态管理方案英文回答:Water level dynamic management is a crucial aspect of flood control in reservoirs during the flood season. It involves continuously monitoring and adjusting the water levels to ensure the safety and efficient utilization of the reservoir. In this article, I will discuss a comprehensive approach to implementing a water level dynamic management plan for reservoirs during the flood season.Firstly, it is important to establish a reliable and accurate monitoring system to track the water levels inreal-time. This can be achieved through the installation of water level sensors and gauges at various locations within the reservoir. These sensors should be connected to a centralized control center, where the data can be collected and analyzed.Once the monitoring system is in place, the next stepis to develop a predictive model that can forecast thefuture water levels based on historical data and current conditions. This model should take into account factorssuch as rainfall, inflow, outflow, and the reservoir's storage capacity. By accurately predicting the water levels, reservoir operators can proactively make decisions to prevent potential flooding or water shortages.In addition to the predictive model, it is essential to establish a set of operating rules and guidelines for managing the water levels during the flood season. These rules should consider the safety of downstream communities, the needs of water users, and the ecological requirementsof the river system. For example, if the water level is predicted to rise above a certain threshold, the operators may decide to release water in advance to create storage capacity for incoming floodwaters.Furthermore, communication and coordination among relevant stakeholders are crucial for effective water level dynamic management. This includes regular meetings andconsultations with local authorities, water users, and environmental agencies. By involving all parties in the decision-making process, potential conflicts and challenges can be addressed, and mutually beneficial solutions can be reached.To illustrate the importance of water level dynamic management, let's consider a hypothetical scenario. Suppose a reservoir is experiencing heavy rainfall, and the water level is rising rapidly. Without a proper management planin place, the reservoir may overflow and cause severe flooding downstream. However, with a water level dynamic management plan, the operators can closely monitor the situation and take timely actions, such as releasing wateror adjusting the outflow, to prevent flooding and minimize the impact on the surrounding communities.中文回答:水位动态管理是水库在汛期进行洪水控制的关键环节。
水库汛期控制运用水位动态管理方案英文回答:During the flood season, it is crucial to implement a water level dynamic management plan for reservoirs to effectively control water levels and prevent potential disasters. This plan involves monitoring and adjusting water levels in real-time to respond to changing weather conditions and water inflow rates.One of the key strategies in this plan is to use predictive modeling and historical data to forecast water levels and anticipate potential risks. By analyzing trends and patterns, we can make informed decisions on when to release or store water to maintain optimal levels in the reservoir. For example, if heavy rainfall is expected, we can proactively lower water levels to create more storage capacity and reduce the risk of overflow.Another important aspect of water level management iscommunication and coordination with local authorities and communities. It is essential to keep stakeholders informed about the current water situation and any planned actions to mitigate risks. By fostering open dialogue and transparency, we can build trust and cooperation among all parties involved in managing the reservoir.Furthermore, it is necessary to have contingency plans in place for emergency situations such as sudden increases in water inflow or unexpected equipment failures. By having protocols in place for rapid response and decision-making, we can minimize the impact of unforeseen events and ensure the safety of the surrounding areas.In conclusion, a water level dynamic management plan is essential for effective reservoir control during the flood season. By utilizing predictive modeling, communication, and contingency planning, we can proactively manage water levels and reduce the risk of disasters.中文回答:在汛期,实施水库水位动态管理方案对于有效控制水位、防止潜在灾害至关重要。
《汛限水位动态控制方法研究及其风险分析》篇一一、引言随着全球气候变化的影响,极端天气事件频发,防洪抗旱工作面临着越来越严峻的挑战。
汛限水位作为水库调度的重要参数,其控制方法的合理性和有效性直接关系到水库的安全运行和下游地区的防洪安全。
因此,研究汛限水位的动态控制方法及其风险分析显得尤为重要。
本文旨在探讨汛限水位的动态控制策略,并对其潜在风险进行深入分析。
二、汛限水位动态控制方法研究1. 传统控制方法及局限性传统的汛限水位控制方法主要依据经验公式和固定标准进行设定,缺乏灵活性和适应性。
在面对复杂多变的水文气象条件时,传统的控制方法往往难以达到最优的防洪效果。
2. 动态控制方法探讨为了应对这一问题,本文提出了一种基于实时水文气象信息的汛限水位动态控制方法。
该方法通过实时监测降雨量、入库流量、出库流量等关键参数,结合水库的蓄水能力和下游地区的防洪需求,动态调整汛限水位。
(1)实时监测通过布设在水库及下游地区的监测站点,实时收集降雨量、入库流量、出库流量等关键数据,为动态控制提供基础数据支持。
(2)模型预测利用水文模型和气象模型,对未来一段时间内的降雨和径流进行预测,为水库调度提供科学依据。
(3)动态调整根据实时监测数据和模型预测结果,结合水库的蓄水能力和下游地区的防洪需求,动态调整汛限水位。
在保证水库安全运行的同时,尽可能减少洪涝灾害的影响。
三、风险分析1. 数据风险由于水文气象数据的准确性和可靠性直接影响到动态控制方法的决策效果,因此数据采集、传输和处理过程中可能存在的误差或异常会对决策产生不利影响。
2. 模型风险水文模型和气象模型的准确性和适用性是动态控制方法的关键。
模型的误差或失效可能导致决策失误,从而增加洪涝灾害的风险。
3. 操作风险动态控制方法需要人工或自动控制系统进行操作和调整。
如果操作不当或系统故障,可能导致汛限水位的控制失效,增加洪涝灾害的风险。
四、应对策略1. 加强数据管理确保数据采集、传输和处理的准确性和可靠性,定期对数据进行校核和修正,提高决策的准确性。
探讨水库汛期汛限水位的动态控制江口水力发电厂水库位于渠江流域州河的中上游河段,是一座以发电为主,兼防洪、灌溉的大型水利枢纽工程,总装机容量5.1万kW,额定水头26m,设计最大水头32.5m,水库总库容2.77亿m³,死库容0.73亿m³,兴利库容1.48亿m³,调洪库容1.02亿m³。
1 如何有效地调度水库洪水每年的5~10月之间,江口电站都要面临长时间的汛期,在该电站最初的设计方案中,汛期水位达到325m或其余月份水位达到330m时,就会采取开闸泄洪的手段。
有时洪峰入库流量较小,水库的泄洪能力绰绰有余,此时的洪峰能够全部泻出。
有时洪峰入库流量较大,已经超过水库的泄洪能力,就应当将大坝的泄洪口全部开启,避免水库内的水位继续上涨。
2 汛期调度运行方式现状江口电站水库分为主汛期和次汛期,两个时间段有着不同的泄洪手段。
在主汛期期间,整个水库的最高运行水位被严格制定在327m,当水库水位尚未到327m时,水库不采取任何泄洪操作。
当水位持续上升甚至超过了最高运行水位之后,就要根据实际情况来采取一定的泄洪手段,避免水库水位过高。
次汛期9~10月,在次汛期最高运行水位按328m控制。
3 汛期限制水位动态控制的必要性和可行性3.1 汛期汛限水位动态控制的必要性(1)根据四川省水利水电勘测设计院编制并报省水利厅审查批准的川水发[1993]基205号文批复中:在今后水库的运行管理中积累资料,总结经验,以使在适当时候对现行方案作进一步优化;(2)渠江流域具有在汛期前后易发春旱、夏旱、秋旱的特点,受汛限水位的限制,江口水库的发电效益受很大影响。
根据多年发电量分析,平均发电量不足设计发电量的80%;(3)水库汛期实行汛限水位动态控制可以减少弃水,增加汛期蓄水量,增发电量,使洪水资源得到优化利用,解决一场洪水5~6天后都没有水发电的现状。
3.2 汛期汛限水位动态控制的可行性(1)作为一个大型发电站,水库的水文环境检测手段十分丰富,不仅能够实时监测水、雨情的发展状况,还有一套完善的洪水预报系统,在洪峰来临之前就能制定好有针对性的应对措施。
《汛限水位动态控制方法研究及其风险分析》篇一一、引言随着气候变化的影响,洪涝灾害频繁发生,如何有效地进行防洪管理成为了全球性的问题。
在防洪工程中,汛限水位的控制是一个关键环节。
而传统的汛限水位控制方法大多基于固定的水位限制,这往往难以适应不同时期的洪水情况,易导致水灾的发生。
因此,本文旨在研究汛限水位的动态控制方法,并对其风险进行分析,以期为防洪工程提供科学、有效的指导。
二、汛限水位动态控制方法研究(一)方法概述汛限水位动态控制方法是一种根据实时洪水情况调整水位限制的方法。
该方法通过实时监测洪水情况,结合预测模型,动态调整汛限水位,以达到防洪的目的。
(二)具体实施步骤1. 建立洪水监测系统:通过建立洪水监测站,实时监测河流水位、流量等数据。
2. 构建预测模型:根据历史洪水数据、气象数据等信息,建立洪水预测模型,预测未来一段时间内的洪水情况。
3. 动态调整汛限水位:根据实时监测的洪水数据和预测模型的结果,动态调整汛限水位。
当预测到即将发生洪水时,适当降低汛限水位;当洪水情况好转时,适当提高汛限水位。
(三)方法优势1. 灵活性:能够根据实时洪水情况动态调整水位限制,更加灵活地应对不同时期的洪水情况。
2. 科学性:通过建立洪水预测模型,使决策更加科学、准确。
3. 有效性:能够有效地降低洪涝灾害的发生概率,保护人民生命财产安全。
三、风险分析(一)风险来源虽然汛限水位动态控制方法具有诸多优势,但也存在一定的风险。
主要风险来源包括:预测模型的不准确性、监测系统的故障、人为操作失误等。
(二)风险评估1. 预测模型的不准确性可能导致决策失误,从而引发洪涝灾害。
因此,需要不断优化预测模型,提高其准确性。
2. 监测系统的故障可能导致无法实时获取洪水数据,从而影响动态控制的实施。
因此,需要定期对监测系统进行维护和检修,确保其正常运行。
3. 人为操作失误可能导致误判或误操作,从而引发不必要的风险。
因此,需要加强人员培训和管理,提高人员的专业素质和操作技能。
水库汛限水位动态控制理论方法及其应用管理体系水库汛限水位动态控制理论方法及其应用管理体系是指当水库运行时,根据实时水位数据进行水位动态控制,从而实现水库的汛限管理。
水库汛限动态控制一般采用两种控制方式:累积控制和分断控制,累积控制的原则是在每次控制中,控制的主要内容是控制累积水位,即控制水库汛期期间累积降低的水位高度,实现累积控制对汛期水位范围的要求;分断控制是指利用汛期水位的变化趋势实现汛期水位的分断控制。
在汛期阶段,要求每月或每周给定一个水位,根据上一月或上一周水位变化情况,控制当月或当周的水位,实现对汛期水位的分断控制。
水库汛限水位动态控制理论方法及其应用管理体系的核心是改进和利用水库的汛期累积降低水位动态控制理论,建立和完善水库汛期控制业务管理体系,以满足水库多方使用权利人生产、生活、灌溉等需求的合理性和可持续发展要求。
考虑到水库汛限水位动态控制理论方法及其应用管理体系对水库汛期管理水位控制质量和可靠性的要求,以及实际水库汛期管理工作要求,应该将下列内容纳入管理体系:1. 制定和完善各种汛期管理权限,确保正常水位控制工作正常进行;2. 根据水库运行特征,制定水库汛期管理工作计划;3. 制定汛期水位控制计划,确定水库汛期水位控制的基本要求;4. 根据水库汛期工作计划和水位控制计划,明确汛期水位管理控制工作的实施程序;5. 建立水库汛期水位控制小组,提供汛期水位控制技术指导;6. 组织调研,积极总结水库汛期水位控制的有关信息与经验;7. 不断完善水库汛期水位动态控制的理论及其监测、管理体系。
水库汛限水位动态控制理论方法及其应用管理体系的执行,有效实现了水库的多方权利人的生产、生活和灌溉的需求,有利于确保水库汛期管理工作的质量和可靠性,可以有效防止水库发生溢洪事故、防止水库汛期水位失控,并有效满足社会发展对水资源的需求。
汛限水位的控制措施汛限水位是放洪高水位,设计洪水位,校核洪水位等调洪计算的依据。
汛限水位的研究方法和设计,一般分为静态控制法和动态控制法。
1 静态控制法汛限水位的静态控制,一般是指固定汛限水位法,是汛限水位研究的传统方法。
它需要对当地的水文气象,历年洪水的资料,进行长期的整理。
在相应资料的基础上进行分析和概率统计,经实际经验预测演算得到洪水起调水位,并依此为汛限水位,该方法的优点是简单易行,方便管理操作。
但是因为全球环境的变化,当地的降水量,水文,等因素的不确定性,所以势必会给实际操作带来一定的风险。
雨季的不确定,不能掌握其规律,所以使得汛期结束前,水位不能及时抬高蓄水,造成水资源的浪费。
我国早期的水库,因为缺乏相关的技术和经验,几乎都是采用这种思想设计的。
2 动态控制法在水库的汛限水位的制定中,可以利用现代的新技术,长久以来积累的水文资料,以往的经验的积累,现代气象卫星遥感技术,国内外研究机构,大学的研究,等资源。
这些资料,经验的积累都为现代汛限水位的控制,带来了发展的契机。
特别是现代水文和气象预报的高精度,使得水库可以利用中短期降雨,和天气变化的信息,实时的控制汛限水位,使得水库的库容调节变得更加方便和实时,利用天气预报来实时控制水库的汛限水位,正在改变着传统的汛限水位的制定。
汛限水位的动态控制,可以利用汛期当地的气象条件,根据当时的降水情况,气象预报资料,在不降低水库防洪的标准,确保水库下游安全的前提下,对汛期的汛限水位进行合理的控制。
水库的运行过程中,控制汛限水位的精度,与参照的资料,实时气象信息的准确度有关,主要使用综合信息推理法,水文信息统计法,水库模型模拟法等方法。
动态控制方法在具体实施的过程中,还面临以下问题,如水库闸门能接受控制,水库能有效的泄洪设施。
动态控制具体实施过程中的建议如下:(1)增加水文站,并提供相应的配套设施,配备专业操作人员。
(2)在大型水库,尽可能的提供健全的气象数据处理设备,引进专业人才。
多沙水库汛限水位实时动态控制方案研究戴文鸿;冯逸君;甘珑;周泽宇;谢谦城;丁伟【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2016(038)005【摘要】水库在汛期使用单一汛限水位有利于保障水库的防洪安全,却大大降低了调度的灵活性和发电效益。
对于多沙水库,在进行汛限水位动态控制的研究时,也应对泥沙因素予以考虑。
为制定合理的多沙水库汛限水位动态控制方案,先采用预泄能力约束法,基于一维非均匀流不平衡输沙模型,选定水库汛限水位分期动态控制的范围,而后依据汛限水位动态控制预蓄预泄的基本原理,拟定某多沙水库的汛限水位实时动态控制方案。
结果表明:在保证防洪安全和冲沙调度的前提下,对水库实施汛期分期及汛限水位动态控制方案,能够有效地提高水库的兴利效益。
【总页数】6页(P31-36)【作者】戴文鸿;冯逸君;甘珑;周泽宇;谢谦城;丁伟【作者单位】河海大学水利水电学院,江苏南京210098; 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098; 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV697.1+1【相关文献】1.水库汛限水位实时动态控制模型研究 [J], 刘攀;郭生练;王才君;张洪刚2.水库汛限水位实时动态控制方案优选研究 [J], 张艳平; 张双虎; 周惠成; 王海军3.龙羊峡水库汛限水位动态控制方案研究 [J], 宋伟华; 贺顺德; 徐晓英; 崔鹏4.汾河水库分期汛限水位控制方案研究 [J], 曹玉涛5.汾河水库分期汛限水位控制方案研究 [J], 曹玉涛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
水库汛限水位实时动态控制方案优选发表时间:2019-07-22T14:02:13.987Z 来源:《基层建设》2019年第12期作者:夏忠喜1 张洪侨2 [导读] 摘要:水库汛限水位动态控制方案优选属多阶段多目标群决策过程,在水库调度中具有重要作用。
1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都 610000;2.四川电力设计咨询有限责任公司四川成都 610000摘要:水库汛限水位动态控制方案优选属多阶段多目标群决策过程,在水库调度中具有重要作用。
针对水库汛限水位动态控制多目标的矛盾性,本文将基于协商对策的多目标群决策模型,应用于水库汛限水位实时动态控制方案优选,选取洪水资源利用率、保证率可靠度、调洪最高水位和最大下泄流量作为优选指标,并采用基于博弈论的组合赋权法将经验权重与数学权重融合,确定各指标权重。
以某水库为例,分析其汛限水位实时动态控制时,决策者不同偏好时的最优值。
结果表明,采用该模型优选出的方案可以为决策者提供较为直观和合理的决策依据。
关键词:水库汛限水位实时动态控制;方案优选;多目标;群决策;决策冲突引言随着社会发展,洪涝灾害和水资源短缺的问题会造成越来越庞大的损失,这使得人们不得不谨慎决策防洪任务和兴利要求并存的问题。
在保证防洪安全的情况下,灵活运用汛限水位是可以综合利用各种信息发挥水库兴利、防洪效益的有效手段。
汛限水位动态控制的核心是综合控制域的计算,目前,此领域研究计算方法众多,主要算法包括预蓄预泄法、库容补偿法、综合信息推理法等。
此外,计算出的动态水位综合控制域不能保证绝对的安全可靠,所以对计算成果做出风险分析并参照众多指标进行优选是有必要的,可为决策者面对不同频率洪水事件和不同防洪发电任务时的决策提供科学的解决方案和参照数据。
不同的汛限水位动态控制方案对应不同的防洪风险和兴利效益,属多目标群决策问题。
需要优选的决策方案具有多目标性特点,可能同时存在定量与定性目标,很难得到最优解而在于寻求满意解。
目前,关于求解满意解的方法大致可分为两大类:一类是多目标多模型递阶分析法,如AHP法、多目标多模型层次递阶控制法等;另一类是多阶段多层次多目标模糊优选满意决策方法,如多目标多阶段模糊优选模型、系统层次模糊优选模型和可变模糊优选模型等。
实际上,汛限水位实时动态控制方案优选选择上述任一模型均可,但从简化的角度,协调折中方案优选过程中的效益和风险问题,本文在可行的汛限水位动态控制方案集已明确的基础上,选取水库汛限水位实时动态控制方案优选评估指标,采用基于协商对策的多目标群决策模型求解得到水库汛限水位实时动态控制满意决策方案。
1水库汛限水位实时动态控制方案优选模型1.1基于协商对策的多目标群决策模型在多目标群决策模型中,设定A、B为有冲突的决策者,C为仲裁者,构成由三方参与的仲裁局势。
由A、B分别向C提供各自认为满意的若干可行方案,C根据A、B提出的方案,结合全局利益,依据公平原则,优选出最佳方案作为最终决策,且C具有最终决定权。
一般情况下,冲突一方若想让对方接受自己的方案,需同时考虑双方均关注的问题。
则有双方共同需要考虑的目标x1,x2,…,xm(m≥2)。
这些目标,有的趋于一致,有的存在冲突。
假定仲裁者C要求冲突双方均提供n个方案,则有A、B提供的目标值矩阵分别为:式(1)其中,aij、bij分别为冲突者A、B提交给仲裁者C的第i个方案的第j个目标值,i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。
A、B、C三方构成仲裁局势,记为M=(A,B;x1,…,xm;C),采用两阶段规划进行求解。
(1)效用均衡规划:式(2)(2)边际效用规划:式(3)式中:SFA(X)、SFB(X)分别为A、B方关于x1,x2,…,xm的综合满意函数;X0为第一阶段的仲裁解;X=(x1,x2,…,xm)T为解向量;S为约束条件集。
仲裁者C根据式(1)提供的信息构造满意函数。
关于效益型指标,A、B的满意函数分别为:式(4)关于成本型指标,A、B的满意函数分别为:式(5)设冲突者A、B在提交方案时,相应的确定各目标的权重分别为α=(α1,α2,…,αm)T,β=(β1,β2,…,βm)T,则A、B关于x1,x2,…,xm的综合满意函数分别为:式(6)将式(6)中A、B的综合满意函数代入式(2)、式(3)即可得出最终仲裁解X*=(x*1,x*2,…,x*m)T,X*为仲裁者C根据A、B提供的信息得出的一种双方都可以接受的理想协调解。
为求得实际最佳协调方案,以X* 为理想方案的目标状态,采用模糊识别方法选择一个最为接近X*的方案。
需对式(1)进行归一化。
记和。
关于效益型目标,归一化为:式(7)式(8)关于风险型目标,归一化为:式(9)式(10)其中, aij、 bij、 x*j即为aij、bij和x*j的归一化目标。
A、B各方案对仲裁解X*的贴近度分别为式(11)式中,w1,w2,…,wm为仲裁者C的目标权重,由max{ra1,ra2,…,ran,rb1,rb2,…,rbn}求出仲裁结果。
1.2指标权重的确定本文采用基于协商对策的多目标群决策模型进行汛限水位实时动态控制方案优选,作为方案的提供者A、B主要考虑个人经验,其权重为经验权重。
仲裁者C作为方案的最终决策者,其给予各指标的权重应为组合权重,即综合考虑数学权重和经验权重。
其中,经验权重采用二元对比法,数学权重采用熵权法,组合权重采用文献[3]和文献[4]中的基于博弈论的组合权重法来确定。
基于博弈论的组合权重赋值法,可体现各方法之间相互竞争而又协调一致的思想,更科学、客观全面地解决权重的确定问题。
2水库汛限水位实时动态控制方案优选指标和步骤2.1优选指标的确定在水库实时调度过程中,不同的汛限水位动态控制方案对应的泄流量、弃水量、发电量与供水、风险率及阶段调洪末水位等各项指标亦不同。
这些指标中有些明显属于效益型指标,如发电量与供水;有些明显属于风险型指标,如调洪最高水位、最大下泄流量等。
因此,汛限水位实时动态控制方案所涉及的指标较多,且各指标间存在彼此竞争,甚至是矛盾关系。
不同水库、不同的防洪兴利任务、不同阶段汛限水位动态控制方案优选的指标虽有所不同,但大致可概括为两类,即风险型和效益型。
为了能够全面反映各汛限水位实时动态控制方案的优劣特性,本文以系统性和简明性等原则,参考文献[1-2]中汛限水位动态控制方案的目标体系。
风险型指标选取校核洪水调洪最高水位和校核洪水最大下泄流量。
校核洪水调洪最高水位是指调节校核标准的洪水过程所得的最高水位,该值越大则对大坝越不利,说明此方案越不安全;校核洪水最大下泄流量是指调节校核洪水过程时水库的最大下泄流量,其值越大,则下游越不安全;效益型指标选取水资源利用率和供水保证率可靠度。
水资源利用率为体现供水效益的指标之一,是指在实时调度阶段,不同汛限水位动态控制值相对于原设计汛限水位所提高的洪水资源利用率。
供水保证率可靠度为供水效益的另一指标,文献[1]中给出供水保证率可靠度的定义和计算公式,且给出实时调度阶段汛限水位动态控制方案优选时供水保证率可靠度的计算方法。
2.2优选步骤水库汛限水位实时动态控制方案优选属多目标群决策问题,涉及多目标、多阶段、多人决策,其主要步骤如下:(1)收集相应阶段的实时、预报信息与约束条件。
实时信息包括:已降雨量、实测水位与入库流量、水库下泄流量等;预报信息包括洪水预报过程或退水预报过程,不同预见期的分级降雨预报;约束包括防洪安全指标、兴利安全指标和汛限水位动态控制域等。
(2)根据相关部门的期望,明确方案优选的多个指标,形成目标体系,冲突部门A、B根据自己的偏好,提出各自的方案集,如式(1),并提供相应的指标权重向量,构造其综合满意函数式(6)。
(3)根据两阶段规划进行求解,具体见式(2)—式(3),最终得出仲裁解,由式(7)—式(10)对A、B方案集合仲裁解进行归一化处理。
(4)根据仲裁者C提出的目标权重,由式(11)求得冲突双方各方案相对于仲裁解的贴近度,根据贴近度给出各方案的排序,供决策者选定满意方案,以贴近度最大为最优。
如决策者根据实时信息或知识与经验指令新的方案或目标权重,则需反馈到步骤(2)—(3)。
3结束语本文针对水库汛限水位实时动态控制多目标的矛盾性和群决策等特点,以寻求满意决策值为目标,将基于协商对策的多目标群决策模型应用于水库汛限水位实时动态控制方案优选,采用该模型优选出的方案可为决策者提供较为直观的决策依据。
本文涉及整个动态控制方案确定优选模型原理简单、操作性强,并且涉及到风险分析,可靠性强,可广泛适用于其他水库。
参考文献[1]王本德,周惠成.水库汛限水位动态控制理论与方法及其应用[M].北京:中国水利水电出版社,2006.[2]刁艳芳.双标准的水库防洪预报调度方式研究及其应用[D].大连:大连理工大学,2011.[3]刁艳芳王本德.水库汛限水位动态控制方案优选方法研究[J].中国科学(技术科学),2011(10).[4]陈加良.基于博弈论的组合赋权评价方法研究[J].福建电脑,2003(09).[5]王永峰,孟继慧.丰满水库调度有关基础资料问题的历史沿革[J].水利水电技术,2016(06).[6]付红娟,李晓军,郑德湘.丰满水电站全面治理重建工程装机容量研究[J].东北水利水电,2013(12).作者简介夏忠喜(1987-),男,汉族,硕士研究生,工程师,主要从事河流规划,水电站动能设计,水库运行调度工作。
张洪侨(1987—)男,汉族,硕士研究生,一级注册建造师,二级注册结构工程师,工程师,主要从事输电线路结构设计工作。