[發(fā)明專利]一種面向河流生態(tài)流量維持的水庫優(yōu)化調(diào)度方法

無效

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• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101833609A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志峰;尹心安;楊薇;陳賀
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流域水資源管理領(lǐng)域，涉及一種面向河流生態(tài)流量維持的水庫優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

水庫在滿足人類需求的同時，通過它的調(diào)度滿足河流生態(tài)流量的需求，是水庫調(diào)度的一項基本工作，也是河流生態(tài)系統(tǒng)保護的一項基本需求。現(xiàn)有的面向河流生態(tài)流量維持的水庫優(yōu)化調(diào)度方法只能有效的滿足河流的最小生態(tài)需水，即在確定河流最小生態(tài)需水量后，把該值作為水庫下泄的最小流量，在此基礎(chǔ)上對水庫的運行參數(shù)進行調(diào)整，使供水量或發(fā)電量最大化。然而這種調(diào)度方式必然會造成水庫下游河道流量的單一化，進而使得河流中洪水和枯水的減小或缺失。洪水和枯水是重要的生態(tài)脈沖，具有多種生態(tài)功能，比如：洪水是多種魚類洄游、產(chǎn)卵的生命信號，其淹沒洪泛區(qū)為多種魚類提供必需的繁殖地，洪泛區(qū)和河道之間的聯(lián)通，促進了兩者之間的營養(yǎng)、水份、沉積物和能量的交換；枯水可實現(xiàn)對競爭力強的生物的數(shù)量的有效限制，為競爭力弱的生物提供生存機會。因此，現(xiàn)有生態(tài)流量調(diào)度方法難以充分保護河流生態(tài)系統(tǒng)。一方面，洪水會造成人類的傷亡和財產(chǎn)損失，另一方面，洪水是重要的水資源，必須對其進行控制與合理利用。如何在保障人類的生命、財產(chǎn)安全并滿足人類對水的基本需求的基礎(chǔ)上，將洪水生態(tài)脈沖、枯水生態(tài)脈沖和最小生態(tài)需水相結(jié)合，滿足河流生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)流量的需求，實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的最大保護是現(xiàn)有面向河流生態(tài)流量維持的水庫優(yōu)化調(diào)度方法未解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有面向河流生態(tài)流量維持的水庫優(yōu)化調(diào)度的不足，本發(fā)明擬建立一種新的調(diào)度方法，該方法可在保障人類的生命、財產(chǎn)安全和滿足人類對水的基本需求的同時，滿足河流生態(tài)系統(tǒng)所需的洪水和枯水等生態(tài)流量要素，實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的最大程度的保護。本發(fā)明所采用的方案如下：首先，根據(jù)流量大小將水庫的入流流量分為四個區(qū)間，即運用上調(diào)度曲線、下調(diào)度曲線和死庫容曲線將水庫的庫容分為四個區(qū)；然后，按照入流流量區(qū)間的不同和水庫庫容區(qū)間的不同制定出不同的供水和下泄規(guī)則，其中，當(dāng)流量位于包含了平灘流量的區(qū)間時，該入流量主要用于下泄，以維持河流健康所需的關(guān)鍵洪水生態(tài)脈沖；當(dāng)入流量位于枯水區(qū)間時，水庫減小下泄，以維持河流所需的枯水生態(tài)脈沖；當(dāng)水庫水位位于上調(diào)度曲線以上的區(qū)時，水庫加大下泄，以保證水庫的防洪功能；當(dāng)入流位于各個入流區(qū)間、水位位于各個庫容區(qū)間時，采用不同的供水限制，以保證人類所需的基本供水需求；最后，為實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的最大保護，運用遺傳算法，以滿足規(guī)劃的供水保證率為基本約束，以減小河流水文情勢的擾動為優(yōu)化目標(biāo)，對調(diào)度規(guī)則中的參數(shù)同時進行優(yōu)化，從而得出最優(yōu)的參數(shù)值。其具體的步驟如下：

1.水庫入流流量區(qū)間分割及參數(shù)范圍確定

運用多年日徑流數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出歷史最高洪峰流量(F₁)；通過水文學(xué)或水力學(xué)方法計算確定河流的平灘流量(F₂)，當(dāng)僅有水文數(shù)據(jù)時，可運用對數(shù)-皮爾遜III型概率分布函數(shù)得出重現(xiàn)期為1.5年的洪水的洪峰流量作為平灘流量的近似值；計算確定水庫斷面多年日徑流量的第75百位數(shù)(F₃)；計算多年日徑流量的第5百分位數(shù)，將其作為極枯水文狀態(tài)上限值(F₄)；運用多年日徑流數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出歷史最小日流量(F₅)；采用三個數(shù)值M₁、M₂和M₃，將水庫日入流(F)分為四個區(qū)間：F≥M₁(區(qū)間1)；M₂≤F＜M₁(區(qū)間2)；M₃≤F＜M₂(區(qū)間3)；F＜M₃(區(qū)間4)；M₁，M₂和M₃的范圍分別為：F₂+Q＜M₁＜F₁；F₃＜M₂＜F₂+Q；F₅＜M₃＜F₄，其中Q為水庫各個月內(nèi)規(guī)劃的供水量的最大值。

2.水庫空間分區(qū)及參數(shù)范圍確定