[發明專利]梯級水庫消落期運行水位協同調度方法及裝置

在審

• 申請號: 202111495608.2
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN114331033A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周研來;郭生練;王俊;許崇育;陳華;朱迪
• 申請（專利權）人: 武漢大學;中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供梯級水庫消落期運行水位協同調度方法及裝置，方法包括：步驟一，將水庫消落期劃分為枯水期、過渡期和汛前消落期；步驟二，構建適應消落期流量季節性特征的水庫多級供水目標函數，以水庫出庫流量為決策變量，仿生進化算法為求解算法，推求梯級水庫消落期運行水位協同調度方案集；步驟三，對各梯級水庫分別采用水動力學方法分別模擬水庫分期消落水位調度的上游回水區泥沙沖淤變化、下游水污染擴散和下游洪水演進過程；步驟四，以最大化發電量、河道外供水量、泥沙減淤量、污染推移距離、水位上漲幅度、水位日上漲率和最小化防洪風險、污染影響時間、污染團濃度為評價指標，以組合距離評估法為決策方法，優選水庫調度方案。

技術領域

本發明屬于水庫調度技術領域，具體涉及一種梯級水庫消落期運行水位協同調度方法及裝置。

背景技術

水庫消落期運行水位調度是面向多重水資源利用需求，涉及發電、防洪、供水、航運等常態化調度和泥沙減淤、環境生態保障等非常態化及應急調度的重要課題。水庫消落期運行水位調度研究起步較晚，從水庫規模來看，以單一水庫調度和多年調節水庫年末消落水位控制為主；從調度目標來看，梯級水庫消落運用方式側重考慮消落期發電效益；從調度時段步長來看，因消落期分期不明，多數研究以月或旬為調度時段步長，長短期嵌套調度甚少，總體來看尚未形成“分階段消落-多目標融合-長短期嵌套”的水庫調度方法。水庫消落期運行水位協同調度的技術難點和挑戰包括：①受梯級水庫調節的互饋影響，消落期分期不明，表征極值流量季節性特征的難度大；②構建適應消落期流量季節性特征的多級供水調度并實現常規化、非常規化和應急調度的多目標融合難度大；③實現中長期徑流預測、短期洪水預報與水庫分階段消落的嵌套調度極具挑戰。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供梯級水庫消落期運行水位協同調度方法及裝置，基于“分期-優化-仿真-決策”框架，運用數據挖掘技術、仿生進化算法、水動力學法、多目標決策分析等方法協同配合，構建與高效求解水庫消落期運行水位協同調度的通用模型，提出了梯級水庫消落期運行水位協同調度方法，可為流域水庫消落期運行水位協同調度方案的科學制定提供理論依據與技術支撐。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

方法

本發明提供梯級水庫消落期運行水位協同調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，消落期分期：運用數據挖掘技術表征水庫消落期極值流量的季節性特征，將水庫消落期劃分為枯水期、過渡期和汛前消落期；

步驟二，消落水位優化：構建適應消落期流量季節性特征的水庫多級供水目標函數，以水庫出庫流量為決策變量，仿生進化算法為求解算法，推求梯級水庫消落期運行水位協同調度方案集；

步驟三，水動力仿真：對方案集中各梯級水庫(可依從上游至下游順序)分別采用水動力學方法分別模擬水庫分期消落水位調度的上游回水區泥沙沖淤變化、下游水污染擴散和下游洪水演進過程；

步驟四，多目標決策分析：以步驟二得到的最大化發電量、河道外供水量以及步驟三得到的泥沙減淤量、污染推移距離、水位上漲幅度、水位日上漲率和最小化防洪風險、污染影響時間、污染團濃度為評價指標，以組合距離評估法為決策方法，優選水庫調度方案。

優選地，本發明提供的梯級水庫消落期運行水位協同調度方法，還可以具有以下特征：在步驟一中，首先對水庫長系列逐日入庫流量資料，分別采用年最大值和年最小值取樣法構建極值流量和發生時間的序列對和然后運用數據挖掘技術將水庫的消落期劃分為枯水期、過渡期和汛前消落期三分期，枯水期和汛前消落期取外包線，過渡期取內包線。

優選地，本發明提供的梯級水庫消落期運行水位協同調度方法，還可以具有以下特征：在步驟二中，多級供水目標是指面向不同區域、不同消落期分期的多重水資源利用需求的供水調度目標；針對枯水期和過渡期的水庫調度，考慮中長期徑流預測結果，以有效預見期內發電量最大化和供水量最大化為目標，常態化調度目標函數如下：