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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：一种水库群联合防洪优化调度方案生成方法，属于水库群防洪调度技术领域。首先，根据预报降雨预报来水大小，结合规则调度模拟模型，判别流域防洪形势，确定防洪调度目标和需求；其次，基于不同的防洪形势和需求，构建相应的水库群联合优化模型：对于下游标准内的小洪水，构建下游组合流量最小为目标的水库群联合优化模型；对于超下游标准的洪水，构建水库群预泄优化调度模型；对于大洪水，构建考虑水库自身安全和下游保护对象安全的水库群多目标联合调度模型；第三，对模型进行求解，生成不同防洪形势下的调度方案。本发明能够生成满足防洪需求的调度方案，适用于各流域的水库群防洪调度，适应当前新的防洪形式需求。

主权项：1.一种水库群联合防洪优化调度方案生成方法，其特征在于，所述的水库群联合防洪优化调度方案生成方法步骤为：首先，根据预报降雨，预报来水大小，并结合规则调度模拟模型，判别流域防洪形势，确定防洪调度目标和需求；其次，基于不同的防洪形势和需求，构建相应的水库群联合优化模型：对于下游标准内的小洪水，构建下游组合流量最小为目标的水库群联合优化模型；对于超下游标准的洪水，构建水库群预泄优化调度模型；对于大洪水，构建考虑水库自身安全和下游保护对象安全的水库群多目标联合调度模型；第三，对上一步构建的模型进行求解，生成不同防洪形势下的调度方案，具体包括以下步骤：步骤1，分析防洪形势并确定调度需求；对于下游有防洪对象的水库群，得到各水库的预报洪水过程和区间洪水预报过程，基于当前的水库实时水位，利用各水库的规则调度模型，模拟各水库的出流过程和下游断面的预报组合流量；根据规则调度模型调度后各重要控制断面的预报中流量及水库调洪最高水位判断流域防洪形势，分为三种情况：第一种情况：下游防洪标准内的中小洪水；各防洪控制断面组合流量小于等于该断面警戒流量，且各水库调洪高水位低于防洪高水位，判别公式如公式（1）-（2）所示： 1 2式中，为时段编号；为水库编号；j为防洪控制断面编号，为控制断面个数，为水库个数；为j防洪控制断面流量，m3s；为j防洪控制断面警戒流量，m3s，为i水库水位，m；为i水库防洪高水位，m；此情景下的防洪需求为：通过水库群联合调度，减少下游断面洪峰流量；第二种情况：超下游或者上游保护对象防洪标准的中洪水；各防洪控制断面至少有1个断面最大流量超警戒流量，或者有任一水库调洪高水位高于防洪高水位时，判别公式如公式（3）-（4）所示： 3 4式中，为时段编号；为水库编号；j为防洪控制断面编号，为控制断面个数，为水库个数；为j防洪控制断面流量，m3s；为j防洪控制断面警戒流量，m3s，为i水库水位，m；为i水库防洪高水位，m；此情景下的防洪需求为：利用预报信息，水库采取预泄调度方式，控制下游断面洪峰流量不超安全泄量和水库调洪最高水位不超防洪高水位或雍水水位；第三种情况：超下游或者上游保护对象防洪标准的大洪水；水库按最大预泄量进行预泄调度后，仍有防洪断面的最大流量超警戒流量；此情景下的防洪需求为：水库采用预泄调度方式的同时，以上下游防洪安全为优化目标，制定权衡上下游防洪的调度方案；步骤2，确定不同防洪形势下的水库群优化策略并构建优化调度模型；根据步骤一中确定的不同量级洪水和对应的防洪需求，确定其优化策略并构建相应的优化调度模型；步骤2.1，对于防洪标准内中小洪水：构建以水库自身及水库群为目标的库群联合优化调度模型；优化目标为水库防洪控制断面与下游共同保护防洪断面组合流量平方和最小为优化目标，如式（5）所示；断面流量由水库泄流演进到控制断面的流量与控制断面区间流量组成，如式（6）； 5 6式中，t为时段编号，表示总时段数；为水库编号，N表示水库总数；j为控制断面区间编号；n为控制断面编号；为控制断面n第时段流量，，为水库i泄流演进到下游控制断面的流量，为控制断面区间j的流量；表示以水库自身及水库群为目标的库群联合优化调度模型的目标函数；表示为控制断面n流量；步骤2.2，对于超下游防洪标准的中洪水：构建水库群预泄优化调度模型；步骤2.2.1，该量级下的洪水调度模型包括两个调度模块，一是预泄模块，二是调洪模块；所述的调洪模块与步骤2.1中的库群联合优化模型一致；在满足预泄模块原则的基础上，根据水库当前水位和预报来水大小，确定预泄量，采取分级预泄方式，如下： 7式中，为水库预泄段下泄流量，；为水库在时段闸门全开时最大可下泄流量，；为预报洪量，万；为该水库防洪的第一级标准对应洪量，万；为该水库防洪第二级标准对应洪量，万；步骤2.2.2，确定能够通过预泄调度方式将超下游防洪标准的洪水调节到下游防洪断面流量不超警的来水条件：以各量级洪水作为输入，计算以不同水位作为起调水位进行预泄调度时的下游组合流量和水库防洪高水位，确定上下游均不超标准的来水和水库水位条件；步骤2.2.3，优化调度模型：该场景下的优化策略为在水库预泄模拟后，以水库群自身和共同保护防洪控制断面组合流量最小为优化目标，为使得峰值流量越低越好，目标函数与步骤2.1中相同；步骤2.3，无法通过预泄调度保证上下游防洪安全的洪水：构建水库群多目标联合优化调度模型；具体如下：优化策略为：需要兼顾上下游防洪安全，构建水库群多目标优化调度模型，该模型以水库群系统最大拦洪库容占用率最小和下游控制断面流量最小为防洪目标，下游组合流量最小的目标函数与步骤2.1中一致，水库群系统最大拦洪库容占用率最小的目标函数如公式（8）-（9）所示， 8 9式中，为水库的拦洪库容最大占用率平方；为水库群系统拦洪库容占用率的平方和；表示水库个数；为水库在时刻动用的库容，万；为水库汛限水位对应的库容，万；为50年一遇洪水位对应库容，万；步骤3，生成不同防洪形势下的调度方案；以步骤2中确定的目标构建优化调度模型，各模型均需满足约束条件；对于步骤2.1和步骤2.2的场景利用逐步优化算法对各模型进行求解，得到不同量级来水的最优出流过程和水位过程；场景步骤2.3是一个多目标优化问题，通过加权求和的方式，将多目标转化为单目标，之后仍采用逐步优化算法进行求解。

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