[發明專利]基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容分配方法

有效

• 申請號: 201710627855.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107392383B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 康玲;周麗偉;惠六一
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;E02B1/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 方可

技術領域

本發明屬于水庫群聯合防洪調度技術領域，更具體地，涉及一種基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容分配方法。

背景技術

當遇到持續性大暴雨時，降雨通過產匯流形成河川徑流，當徑流量超過了河道的安全泄流量時，河堤可能潰決，從而導致河道內洪水外泄，形成洪澇災害。隨著國家在水利建設方面的投入，各流域修建的水庫數量急劇增長，形成了混聯水庫群和多梯級水庫群。因此，運用水庫群聯合防洪調度技術，充分發揮水庫群整體的防洪能力，降低水庫群防洪系統的防洪風險，減少洪澇災害損失是國家重大的現實需求。在滿足各水庫所在河流與共同防洪區域的防洪要求的基礎上，如何利用水庫群聯合防洪調度科學合理的分配水庫群的防洪庫容，實現各水庫防洪庫容的優化分配，有效降低水庫群的防洪風險，是亟待解決的重大關鍵技術。

現有的水庫群聯合防洪調度防洪庫容優化分配方法有等比例蓄水、剩余防洪庫容最大和系統線性安全度最大等方法，這些方法能在實際使用中存在以下缺陷：

1、等比例蓄水方法假定各水庫均同時蓄水同時泄水，與水庫群實際的蓄泄水過程差別較大；剩余防洪庫容最大方法在使用過程中，各水庫剩余防洪庫容權重的確定依賴于人為的主觀判斷，權重的確定因人而異。

2、系統線性安全度最大方法假定單個水庫安全度與其防洪庫容最大使用比例之間是線性關系，即單個水庫在其防洪庫容使用的過程中使用相同防洪庫容對其防洪安全性造成的影響是相同的，這與實際情況不符。

3、系統線性安全度最大方法假定水庫群防洪系統安全度是水庫群各個水庫安全度的平均值，這使得安全度相同水庫中防洪庫容較大水庫使用的防洪庫容較多，不利于防洪庫容較大水庫的防洪安全。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷，本發明提供了一種基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容分配方法，其目的在于優化水庫群防洪庫容，提高水庫群流域防洪的整體效益，有效降低單個水庫的防洪風險。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容分配方法，包括如下步驟：

(1)根據水庫在整個調度期內防洪庫容的最大使用比例獲取單個水庫的非線性安全度S_i；其中，i＝1,2,…,n，n為水庫群中水庫的總個數；

步驟(1)具體包括如下步驟：

(i)計算第i個水庫在整個調度時段內的最大使用防洪庫容V_i,max＝max{V_i,t-V_i,low|t＝1,2,…,T}；其中V_i,t為第i個水庫t時刻水位對應的庫容，V_i,low為第i個水庫汛限水位對應的庫容，T為總調度時段數；

(ii)根據上述的最大使用防洪庫容計算第i個水庫在整個調度時段內防洪庫容的最大使用比例α_i,max＝V_i,max/(V_i,up-V_i,low)，其中V_i,up為第i個水庫防洪高水位對應的庫容；

(iii)根據上述的最大使用比例計算第i個水庫的非線性安全度

(2)根據水庫的非線性安全度S_i獲得水庫群防洪系統的非線性安全度S＝min{S_i|i＝1,2,…,n}；

(3)以水庫群聯合防洪控制站的超標洪量最小和水庫群防洪系統非線性安全度最大為目標，并考慮相應的約束條件，建立基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容優化分配模型；

(4)采用線性規劃方法對上述的水庫群防洪庫容優化分配模型進行求解；根據求解的計算結果得到各調度時段水庫群各水庫防洪庫容的優化分配方案。

優選地，上述基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容分配方法，在保證各水庫所在河流的防洪要求與共同防洪區域的防洪要求的基礎上考慮防洪庫容的優化分配，以水庫群聯合防洪控制站的超標洪量最小和水庫群防洪系統非線性安全度最大為目標，建立基于系統非線性安全度最大的水庫群防洪庫容優化分配模型如下：

(i)目標函數如下：

maxf₂＝maxS；

(ii)約束條件：

水量平衡約束：V_i,t+1＝V_i,t+(Q_i,t-q_i,t)Δt