[规划模型,梯级,解法]梯级水库防洪优化调度的动态规划模型及解法

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水资源优化调度模型及算法研究

水资源优化调度模型及算法研究一、绪论随着人口的不断增加和经济的不断发展，水资源的供需矛盾日益凸显。

为有效保障水资源的合理利用和管理，研究水资源优化调度模型及算法迫在眉睫。

本文旨在探讨水资源优化调度模型及算法的研究进展。

二、水资源优化调度模型1. 基于线性规划的水资源优化调度模型线性规划是一种常见的数学方法，可以用于优化许多实际问题，包括水资源优化调度。

该方法的优点在于能够快速得到一个最优解。

线性规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad cx $$$$ s.t. \quad Ax \leq b $$其中，x是优化变量，c和A是常数矩阵，b是常数向量。

这个模型的含义是在满足约束条件Ax≤b的情况下，使目标函数cx最大化。

2. 基于动态规划的水资源优化调度模型括水资源优化调度。

该方法的优点在于可以考虑到历史时刻的决策对未来的影响。

动态规划模型的数学形式如下：$$ Max \quad \sum_{t=1}^{T}f_t(x_t,u_t) $$$$ s.t. \quad x_{t+1}=g_t(x_t,u_t) $$其中，x是状态变量，u是决策变量，f是收益函数，g是状态转移函数。

这个模型的含义是在满足状态转移方程x_{t+1}=g_t(x_t,u_t)的情况下，使收益函数f最大化。

3. 基于遗传算法的水资源优化调度模型遗传算法是一种常见的优化方法，可以用于许多实际问题，包括水资源优化调度。

该方法的优点在于可以在多个解空间中搜索最优解。

遗传算法模型的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是种群数量。

这个模型的含义是在种群中搜索最优解x。

三、水资源优化调度算法1. 基于模拟退火的水资源优化调度算法括水资源优化调度。

该方法的优点在于可以在温度下降的过程中逐渐减小搜索范围。

模拟退火算法的数学形式如下：$$ f(x_i),\quad 1 \leq i \leq N $$其中，x是优化变量，f是目标函数，N是样本数量。

基于DPSA的梯级水库群优化调度

基于DPSA的梯级水库群优化调度马立亚;雷晓辉;蒋云钟;王浩【摘要】动态规划法是一种求解多阶段决策优化问题的常用方法,在水库优化调度计算中应用广泛.该方法最大的缺陷就是用于水库群优化调度时易出现“维数灾”问题.逐次逼近动态规划法(DPSA)可以有效克服这一问题,它采用逐次迭代逼近的思想,将一个多维问题分解为多个一维问题求解.本文以水库运行模拟模型为基础,建立了基于DPSA的梯级水库群中长期优化调度模型,以汉江上游梯级水库群为研究对象,选取发电量最大为目标,对各水库库容进行离散,从而求解水库优化运行过程,其结果对于水库优化调度运行具有指导意义.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2012(010)002【总页数】6页(P140-145)【关键词】梯级水库群;优化调度;动态规划;逐次逼近【作者】马立亚;雷晓辉;蒋云钟;王浩【作者单位】中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038【正文语种】中文【中图分类】TV697.11 研究背景水库优化调度对提高水能水资源利用效率，增强水库经济效益具有非常重要的作用。

梯级水库群优化调度问题是一个多维、具有多约束条件的、高度非线性的复杂优化问题[1]。

通过国内外学者的大量研究，现已形成几种较为成熟、应用较多的水库调度优化方法，其中动态规划（DP）法是水库调度中应用最广泛的方法之一。

动态规划是一种系统分析方法，主要用于解决多阶段决策过程的优化问题[2]，它可以将问题划分为多个阶段进行决策，进而求得整个系统的最优决策方案。

但是，动态规划法存在维数灾的缺点[3]，当参与计算的向量维数增加时，计算机存储量和计算复杂度也会急剧增加。

这使得动态规划法在梯级水库群优化调度求解时具有一定的局限性。

流域梯级水电站优化调度的方法

流域梯级水电站优化调度的方法概述流域梯级水电站是指位于同一流域内的多个水电站组成的梯级系统。

优化调度是指通过科学的方法和技术手段，使梯级水电站在满足电能需求的同时，最大程度地提高水资源的利用效率和水能的开发利用能力。

本文将探讨流域梯级水电站优化调度的方法。

1. 水能资源评估和预测水能资源评估是流域梯级水电站优化调度的基础，通过对水文数据的分析和模拟，可以对流域内的水能资源进行准确的评估。

同时，建立预测模型，对未来一段时间内的水文情况进行预测，为优化调度提供参考依据。

2. 多目标规划模型流域梯级水电站的优化调度涉及到多个目标，如最大化发电量、最小化排洪量、最大化水库蓄水量等。

通过建立多目标规划模型，可以将这些目标进行量化，并通过运算得到最优的调度方案。

3. 系统仿真模拟流域梯级水电站是一个复杂的系统，涉及到多个水库、多个发电机组之间的相互作用。

通过建立系统仿真模型，可以模拟水库调度、水流传导过程等，以及各个站点之间的调度策略。

通过对不同的调度策略进行仿真比较，可以找到最优的调度方案。

4. 智能优化算法传统的优化方法对于大规模的梯级水电站系统来说，计算复杂度较高。

因此，采用智能优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，可以有效地解决这个问题。

通过遗传算法等方法，可以搜索解空间中的最优解，快速得到最优的调度策略。

5. 实时调度与决策支持系统实时调度是指根据当前的水情和电网负荷情况，对水电站进行即时调度。

通过建立决策支持系统，实时收集和整理数据，并基于模型和算法，给出合理的调度建议。

这样可以使梯级水电站的调度更加灵活和高效。

6. 多模型集成与协调由于流域梯级水电站的复杂性，不同的模型和方法可能会得出不同的调度策略。

因此，需要建立多模型集成与协调的方法，将不同的模型进行整合，并通过协同调度的方式，得到更加优化的结果。

结论流域梯级水电站在满足电能需求的同时，对水能资源的利用效率和水能的开发利用能力提出了更高的要求。

动态规划_粒子群算法在水库优化调度中的应用

第 30 卷第 6 期 2010 年 6 月文章编号 : 1001- 9081( 2010) 06- 1550- 02
计算机应用 Journal o f Computer A pp lications
V o.l 30 N o . 6 June 2010
动态规划粒子群算法在水库优化调度中的应用
李顺新, 杜辉
Abstract : R eservo ir op ti m a l schedu ling is a typica l mu lti constra ined , dynam ic , non linea r opti m ization proble m. T o so lve this proble m, a D ynam ic Progra mm ing P article Sw ar m O pti m ization ( DP P SO ) algor ithm w as used to so lv ing . T his a lgor ithm used the opti m a l D yna m ic Progra mm ing ( DP ) princ ip le to convert the reservo ir opti m a l scheduling prob le m to m ultistage decision m ak ing sub proble m s; the so lu tion o f each sub prob le m was go t by particle sw ar m opti m iza tion a lgo rithm. The num er ica l experi m ents sho w that w ith m ore ti m e in ca lculation, the reliab ility o f the DP PSO is superior to the genera l DP a lgor ithm, and the calcu lation ti m e of D P PSO is less than DP G enetic A lgor ithm (DP GA ). K ey words : reservo ir operation; P artic le Swarm O pti m ization ( PSO ) a lgor ithm; D ynam ic P rog ramm ing (DP ) 水库优化调度属于动态多维的非线性函数优化问题。寻找优化方法 , 既要考虑到计算时间 , 又要兼顾计算精度 , 因此是具有十分重要的学术意义和实用价值的科研课题。如何解决优化调度问题 , 关键在于选择能够兼顾计算精度与计算时间的模型。国内外学者曾采用了逐步分解算法、动态规划 ( Dyna m ic P rogra mm ing , DP ) 算法以及遗传算法等。这些算法或多或少具有一定的局限性。如动态规划是水库调度中应用最广泛的方法 , 它对优化问题从时间上进行降维 , 但避免不了状态空间的维数灾难问题 [ 1] 。遗传算法可在一定程度上克服维数灾难 , 但编程实现比较复杂 , 需耗用相当长的计算时间作为代价 [ 2] 。许多学者致力于粒子群算法 [ 3- 5] 的研究 , 并将其应用在水库优化调度中 , 取得了明显的效果。文献 [ 6] 提出的动态规划粒子群 ( Dyna m ic P rogra mm ing Particle Sw ar m O pti m ization, DP PSO ) 算法能够较好地解决这个问题 , 但是该算法容易陷入局部最优解。文献 [ 7] 中通过阈值能够较好地选择最优解。本文在文献 [ 5] 的基础上 , 利用动态规划的贝尔曼最优原理 , 在兼顾计算复杂度和计算精确度上 , 将问题化为多阶段多目标子问题 , 理论上克服了该算法在计算后期陷入局部最优的缺陷 , 为水库优化调度提供了新的方法和途径。其中 : N i = 表示第 i 时段的出力 , F 表示整个时段的总出力。 1 . 2 主要约束条件 1 ) 水量平衡约束。 V t+ 1 = Vt + ( QR t - QD t - QCH t ) t ( 2) 其中 : Vt+ 1 为水库第 t+ 1 时段的蓄水库容 , V t 为第 t 时段的蓄水库容 , QR t、 QD t 和 Q CH t 分别为水库的入库流量、总发电引用流量和弃水流量。 2 ) 电站出力约束。 in ax Nm N t Nm t t 其中 : N 、 N 许出力。

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]。

“东津—抱子石”梯级水库联合优化调度模型研究

“东津—抱子石”梯级水库联合优化调度模型研究摘要：本文通过对串联在同一流域上的抱子石与东津水电站进行了相关数学模型的研究和分析，以及对其相关函数因子的求解过程进行了推演，为寻找梯级水电站联合调度的最优模式和关键控制要素作了有效的探索。

关键词：梯级水电站联合优化调度数学模型引言处于同一河流的梯级水电站在同一电网运行的条件下它们之间不仅有电力联系，也存有径流及水力联系。

径流联系表现在：上游水电站的泄流是下一级水电站水库入流的组成部分。

水力联系主要表现在：梯级水头的利用，以及相衔接的梯级水电站的下级水库水位对上级水电站工作水头的影响。

1、梯级概况东津水电站位于江西省修水县境内，总库容7.95×108m3，是多年调节水电站水库。

装机容量6×104kW，以发电为主，兼综合利用。

抱子石水电站位于修水县四都镇境内，坝址控制流域面积5343km2，水库总库容5300×104m3，具有日调节性能。

装机容量为2×20MW，多年平均发电量12775万kW·h。

两水库梯级概化示意图如下：本研究对象包括两座串联水库水电站，其中一座属多年调节式水库，一座为日调节水库（径流式电站）。

由于径流式电站日内水位变动不大，调节能力差，在建立梯级水电站群长期优化调度模型时，只考虑利用其水头发电，而不考虑其调蓄作用。

这样，本水电站群优化调度即可简化为单个水库的调度问题。

2、优化调度数学模型2.1 目标函数给定控制期内径流过程，在满足约束条件下，使控制期内梯级总发电量最大。

即目标函数为：在目标函数中加入惩罚项，目标函数变成如下形式：式中，EF为保证电量；A为惩罚系数；σ为0-1变量，其取值规则为：2.2 约束条件（1）东津水库水量平衡方程（2）东津水库蓄水限制：式中，（3）东津出库流量限制式中，表示水库放水量下限，由下游综合利用要求决定；表示水库放水量上限，一般由下游防洪要求确定。

（4）东津与抱子石出力限制式中，表示i 电站t 时刻预想出力；P1XT为子系统的出力约束，综合考虑机组额定出力、受阻容量、振动区及调峰要求等确定。

211189553_考虑分级防洪目标的梯级水库汛控水位调度模型及应用

２０２３年４月水利学报ＳＨＵＩＬＩＸＵＥＢＡＯ第５４卷　第４期文章编号：０５５９－９３５０（２０２３）０４－０４１４－１２收稿日期：２０２２－０５－０９；网络首发日期：２０２３－０４－０７网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０４０６．１１１１．００１．ｈｔｍｌ基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００３０３）作者简介：朱迪（１９９５－），博士生，主要从事水库防洪调度研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｄｉ５５５＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：周研来（１９８５－），教授，主要从事水库群调度研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｌａｉ．ｚｈｏｕ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ考虑分级防洪目标的梯级水库汛控水位调度模型及应用朱　迪，周研来，陈　华，郭生练，王　俊（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉　４３００７２）摘要：围绕中小洪水减压、大洪水保安和特大洪水降损等防洪目标，构建了面向分级防洪目标的梯级水库汛控水位优化调度模型，针对不同频率设计洪水，基于“模拟－优化”框架，采用仿生进化算法对调度模型进行了高效求解，并利用熵权法对调度方案进行了多目标评价，比选了梯级水库汛控水位方案。

以金沙江中下游６个梯级水库和三峡水库组成的梯级水库为研究对象，研究结果表明：相比原汛限水位方案，在不降低原防洪标准的前提下，选定的方案可使梯级水库水位抬高０．３６～６．２２ｍ，发电量增加６．２８亿～１９．２６亿ｋＷ·ｈ，增幅为１．１８％～４．２７％，经济效益显著，可为梯级水库汛控水位的规划设计提供技术支撑。

关键词：汛控水位；模拟－优化框架；防洪调度；分级防洪目标；多目标优化中图分类号：ＴＶ２１３．９文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０３６０１　引言据水利部统计［１］，１９９０年至２０２０年期间，我国洪水灾害造成累计超过４．８万亿元的直接经济损失，数额巨大。

乌江梯级水库联合优化调度方案研究

乌江梯级水库联合优化调度方案研究随着人口的不断增长和经济的快速发展，水资源的合理利用与安全调度变得尤为重要。

乌江梯级水库位于中国贵州省，是该地区重要的水利工程之一。

为了更好地满足乌江下游的用水需求、保障农田灌溉和水电发电，乌江梯级水库的联合优化调度方案被提出并引起了广泛的关注。

一、乌江梯级水库概述乌江梯级水库由一系列多个水库组成，其中包括乌江源水库、寨黎水库、黄果树水库、云雾山水库等。

这些水库相互之间通过调度水位，实现联合调度。

乌江梯级水库集水面积广阔，水库容积大，有较好的水能调配能力。

二、优化调度原则乌江梯级水库联合优化调度方案的制定需要遵循以下原则：1. 综合考虑上下游水库的水文情况，确保流域内各个水库的运行安全；2. 平衡上下游的洪水调度，避免洪水灾害的发生；3. 尽量满足下游农田灌溉和城市生活用水的需求；4. 充分利用水库的水能，提高水电发电效益。

三、优化调度模型针对乌江梯级水库联合优化调度方案的制定，可以采用优化调度模型。

该模型基于水文数据、水库特性和目标函数，通过数学方法计算最优的调度方案。

常见的优化调度模型有线性规划、动态规划和遗传算法等。

四、调度方案分析通过应用优化调度模型，可以得到多种调度方案，并进行方案之间的比较和分析。

在考虑乌江梯级水库的调度方案时，应综合考虑下游农田灌溉、城市用水和水电发电等因素。

根据实际情况和需求，可以确定最优的调度方案。

五、调度方案实施与效果评估将制定好的调度方案实施于乌江梯级水库，通过实际调度运行情况进行监测和评估。

根据评估结果，及时调整和优化调度方案，以适应变化的情况和需求。

同时，应考虑调度方案对水库周边环境和生态的影响，实现水资源的可持续利用。

六、优化调度的挑战与展望乌江梯级水库联合优化调度方案的制定面临着一些挑战，如水文数据的获取与精度、调度方案的实施问题等。

未来，可以结合先进的水文模型、水情预报和智能技术，进一步改进调度方案，提高水资源的利用效率和水库的调度能力。

梯形水电站的长期最优调度问题

梯级水电站的长期最优调度问题一、问题描述中国江河流域的水力资源十分丰富，但由于其空间分布的不均，开发程度的不一，各地区间的利用情况存在明显差异，人均资源量仍不富裕。

水力资源的合理优化利用不仅关系到水电企业自身的利益，更具有重要的社会意义。

特别是在当前，在国家电力市场改革的进程中，水电作为清洁、可再生能源的开发利用已被提升到了国家能源战略的高度，具有更为重要的实际运用意义。

梯级水电站的形成就是充分利用水力资源的主要表现形式之一，它是分布在一条江河流域的上下游且有着水流联系的水电站群。

如何提高水资源的利用率、协调各水电站之间的用水矛盾、最大化水电企业的经济效益等问题，已成为众多研究学者关注的重点和难点。

梯级水电站的调度问题需要考虑电和水两方面的因素。

要求在尽可能不弃水或少弃水的前提下，充分考虑各种约束（如可用水量、上下游水位限制、水轮机过水能力或发电机出力限制、航运或供水限制等）。

在计及水轮发电机组的功率耗水量特性、电网传输损耗修正及考虑水火电（或其它类型电站）协调的基础上，追求电力系统总发电燃料费用最低。

二、数学模型1 目标函数电力系统总发电燃料费用最低。

2 约束条件水位约束方程：水库水位=工作水头+尾水位水库存水量方程：某级水库某一时段末的存水量=某水库上一时段末的存水量+本级水库该时段的平均来水量+上一级水库发电用水量到达该级的来水量（考虑来水时间延迟）+上一级水库弃水量到达该级的来水量（考虑来水时间延迟）-本级水库该时段发电用水量-本级水库该时段的弃水量某级水库存水量上下限约束某级水库发电用水量上下限约束某级水电厂出力上下限约束某级电站调度周期内用水量平衡方程：某级电站调度周期内用水量=该级电站调度周期起点时的存水量-该级电站调度周期结束时的存水量电力系统功率平衡方程若计及电力网络的影响，则还需考虑节点潮流方程约束、线路潮流约束等。

三、求解方法常用方法有线性规划法、改进粒子群算法、罚函数法、动态规划法、网流法、智能优化算法、优化调度算法等。

梯级水库群水资源优化调度研究

梯级水库群水资源优化调度研究近年来，随着人口的不断增加和经济的快速发展，水资源的需求量越来越大，而水资源的供给量却在逐渐减少。

为了更好地保障人们的生活和工业生产的需要，关于水资源的优化调度成为了人们热议的话题。

梯级水库群的建立和水资源的优化调度，既可以消除洪涝灾害，又可以保护生态环境，还可以满足人们的生产和生活需求。

本文旨在探讨梯级水库群在水资源优化调度中的作用和应用。

1. 梯级水库群的建立梯级水库群是在一定的地理条件下，依基础水文和经济技术因素，将多个水库连成整体系统，按照水文规律和经济技术因素，建造不同高差、容积和形式的水库，形成一定的水文关系。

梯级水库群建设不仅可以保证水资源的储存和利用，还可以有效地防治洪涝灾害，促进生态环境的改善。

梯级水库群建设需要考虑多种因素，例如地理环境、经济情况、水文特征等。

通过合理的选址和布局，可以最大限度地发挥梯级水库群的效益。

2. 水资源的优化调度水资源的优化调度是针对水资源的供给量和需求量进行合理配置的一种调度方法。

通过对水资源的分析和利用，可以保证水资源的合理利用和最大限度地满足人们的需求。

水资源的优化调度需要考虑多种因素，例如水库群的地理位置、水文特征、水库的容积和水位等。

在对水资源进行调度的过程中，需要根据实际情况进行调整和改变，以达到最佳的水资源利用效果。

3. 梯级水库群在水资源优化调度中的作用梯级水库群在水资源优化调度中起着至关重要的作用。

首先，通过梯级水库群的建立和调度，可以充分利用水资源，避免水资源的浪费。

其次，梯级水库群的调度可以使水资源的供需状况得到平衡，避免供水不足或者供水过多的情况发生。

再次，通过梯级水库群的调度，可以有效地减少洪涝灾害的发生。

此外，梯级水库群的建立以及优化调度还能够保护生态环境，促进经济的发展。

4. 梯级水库群水资源优化调度技术梯级水库群水资源优化调度技术是一种重要的技术手段，它可以有效地对梯级水库群的水资源进行调度和管理。

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梯级水库防洪优化调度的动态规划模型及解法摘要：本文构建了梯级水库防洪调度优化模型，利用M法模拟了梯级水库中的水流动状态，模型是一种后效性的动态规划模型，探讨了对应的解法，指出一类简易的多维动态规划递推解法；而实例分析说明，模型具备一定的科学性，所取得的成果比较具有代表性，研讨出来的办法求解迅速，并且可操作性强，是一类高效的计算模式以及演算办法。

Abstract： In this paper， cascade reservoirs flood control scheduling optimization model is constructed， M method is used to simulate the water flow state of cascade reservoirs. This model is an aftereffect dynamic programming model. This paper discusses the corresponding method， points out a kind of multi-dimensional dynamic programming recursive solution. And the instance analysis shows that the model has certain scientific nature， the results of it are representative， the calculation method by the discussion is quick， and the maneuverability is strong. It is a kind of high efficient calculation model and calculation method.

关键词：梯级水库；优化调度；动态模型；规划；求解 0 引言当前，中国已经建有各种水库8.6万个，大规模水库482个，中规模水库3000个。中国的大部分水库并不是独立的个体，而是融入梯级水库群里，可谓联系紧密。在梯级开发的流域内修筑一个新的建筑抑或采取一类防洪举措，都能对梯级水库群带去一定的改变。梯级水库构建完成以后，河流洪水的特征以及区域构成都将产生改变，特别是在上游拥有调水功能的水库，洪水的时间、空间分布将产生颠覆性的改变。在工程的防洪设计的同时，假如工程上游拥有调水以及蓄水能力较强的业已修建完成抑或近段时间就要修建完成的梯级水库抑或梯级水库群，就要权衡到水库调节洪水的功用与对下游设计断面的作用。假如设计规划针对的是洪水调节功能健全的水库建筑，而且要担负下游防洪的职责；那必须研讨该建筑对下游防洪的效益。

1 水库防洪任务和目标通常情况下，水库在汛期遇到洪水的时候防洪要分成三种：一种是工程自身的防洪需要，通常用坝前水位显示；一种是库区防洪需求，通常是由于库区淹水抑或库尾回水而引发，淹水范畴和水库坝前水位、入库流量相关，在库区防洪标准既定的情况下（相应的入库规划洪水给定），库区防洪也由坝前水位显示；一种是担负下游防洪区的防洪工作，一般是以河道安全泄洪量标识，抑或依照堤防安全高程和水位流量的相关数据，核算出河道安全流量。

并且，水库自身的防洪功能在全部水库中都能够体现，在上述三种防洪需求中，下游防洪工作应让水库尽可能频繁削峰，阻拦或储蓄洪水；库区以及大坝防洪需求，需要水库尽可能下泄，让坝前水位下降，保护水库库区淹水导致的财物耗损；并且腾出防洪库容，用来调蓄后续洪水。所以，两者有着一定的矛盾；另外，防洪级别不一而足，下游以及库区的防洪准则比大坝防洪准则要宽松，然而下游以及库区防洪标准孰高孰低，要根据实际状况确定。进而为明确防洪需求孰先孰后、调整防洪需求以及防洪和发电功能的发挥奠定了基础。 2 水库防洪调度现状分析 2.1 传统水库防洪调度策略常规调度方法是一种半经验和半理论的方法，借助水库的防洪能力图、防洪调度图等经验性图表进行调度。具体来讲，目前主要有以下调度策略：

①最大削峰标准。就是说：洪峰流量要尽可能缩减。 ②最小灾害肆虐时间标准。就是说：防洪管控截面流量越过允许范畴内的安全流量的时间尽可能缩短。 ③最强防洪安全标准。就是说：在迎合下游防洪管控截面安全泄量的前提下，尽量下泄，以保存防洪库容，预防以后更大规模洪水的侵袭。

①与②把下游防洪需求放在非关键位置，所以使用在大规模洪峰过境的情况；③则应用在小型洪水的排泄中。

2.2 存在的问题传统调度策略主要是将线性规划、非线性规划、动态规划等应用于水库防洪调度中。这些防洪调度技术为水库防洪调度提供了一种解决办法，但是难以适应实时防洪形势的变化，并且难以模拟调度人员的经验知识。并且传统调度方法未能彻底解决以下几个矛盾：

①设计与实际运用不相适应的矛盾。运行阶段由于水文资料的积累，特别是发生了几次特大洪水以后，人们对本流域水文规律认识加深。将运行后的资料加入原设计所依据的水文系列，导致洪水统计参数有了明显变化，因而设计洪水也有变化。如按原设计确定的汛限水位进行洪水调节计算，最高库水位超过了原设计最高洪水位，则说明原设计标准偏低。

②水库本身安全与下游防洪安全的矛盾。这是水库汛期控制运用的主要任务。当水库上、下流域普降大暴雨，水库本身防洪安全与下游防洪安全的矛盾非常突出，具体表现为从下游防洪出发，要求水库多蓄水、少泄水，而从水库安全出发则要求水库早泄水、多泄水。解决这一问题的关键在于：分析矛盾，掌握规律，研究预报，确定出水库何时开闸，泄流量多大，何时关闸等一套合理的蓄泄原则。在汛期按照预定的泄流方式调度水库时应达到如下要求：如果某次洪水与下游防洪标准相当，则应保证下游河道的泄流量在允许安全泄量以下或相等；如果某次洪水与原设计或校核洪水相当，则水库调洪最高水位以不超过设计或校核洪水位为原则；如果某次洪水为可能最大洪水，亦应采取有效措施确保大坝安全。

③防洪与兴利的矛盾。我国北方年降水大部分集中在汛期，而汛期内降水又集中于几场暴雨。为了水库防洪安全，整个汛期库水位降的较低，不敢蓄水，导致许多水库，尤其是北方以灌溉、供水、发电为主的大型多年调节水库，汛后无水可蓄。解决防洪与兴利矛盾的关键是对未来水文规律的了解和预测，如果对未来的来水情况能够准确预测，水库的调度运用就变得简单，防洪与兴利的矛盾就会迎刃而解。但是目前中长期水文预报还不可靠，未达到可利用的程度，防洪与兴利的矛盾将长期存在，伴随着整个防洪调度过程。

3 梯级水库防洪优化调度模型权衡到如图1中的梯级水库防洪调度疑问。水库1与水库2不但要满足施工自身的防洪需求，还要权衡到库区铁道防洪需求以及下游县级市的防洪需求。如果上游水库1入库洪水流程能够测出，两个水库间的洪水流程也能够预先知道，在迎合下游县级市防洪需求的基础上，以两水库联手调节和储蓄一段洪水时的调洪库容最小化为优化标准，找到洪水在体积水库的最合适时段以及空间调配方法，就是说订立两水库的最优防洪调度模式。

假定3小时为单位时限，将洪水流程分成T个时段（t=1，2，…，T），I1t以及ILt分别显示上游水库入库洪水流程以及区间洪水流程；O1t以及O2t则分开显示水库出库流量；V1.t+1以及V2.t+1则是第t时间段末库容，构建下面的数学模型。

3.1 目标函数梯级水库调用的总调洪水库容极小值是：通过这样的处置以后，能够看到：动态规划顺序递推法求解梯级水库防洪调度模型，这类换算办法笔者将其叫做简易化二维动态规划算法；换算的难度稍微增长，然而换算量没有显著提升。

5 案例分析 5.1 案例概述以汉江流域某个梯级水库防洪调度情况为例子，这两个梯级水库一个是季调节能力水库，一个是不完全年调节能力水库，核定洪水位下的防洪库容不大，对100年才遭遇一次抑或之下的洪水，这个梯级水库洪区区域构成是上游、区间、全流域型三种，以第三类为防洪重点。

5.2 水库防洪优化调度过程针对50年一遇的洪水，在汛期来临前运用上述优化调度模型对该梯级水库进行全流域优化调度后，对洪峰及洪水流量进行了有效的调节，图2即为洪水来临时洪水和调节后的出库流量流程。

从图2看出，第一时段的洪水来临的时候应适度增大泄量预泄，腾出一些库容，本时段重点是看洪水入库的时候水库的起调水位；第二时段应管控水库泄量，该时段重点是水库应管控泄流量多寡，其呈现出了蓄水以及防水的冲突抑或库区防洪和下游防洪需求的冲突，是一类高层级协调课题；第三时段――水库水位消落，其重点是水库泄流量多寡，它对水库水位的消落速率有极大影响。而且，以上游水库出库流量多寡最为关键――当产生区间抑或全流域型洪水的时候，要由上游水库拦挡洪水再腾出库容。

5.3 优化调度效果总的来说，未调节前，该汛期出现了2个洪峰，出库水量巨大，使得下游面临非常大的防空压力。对汛期洪水进行优化调度后，在库区只出现了1个洪峰，并且出库水量始终在可控范围内，大大减轻了下游的防洪压力。

6 结束语综上，利用上面列出的算式，能够对梯级水库防洪优化调度的动态规划给出有建设性的意见；而通过两库联手调节洪水的模式，能够极有成效地管控洪峰，并且能够优化梯级水库布局，保护沿河流域的居民生命财产安全。

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