水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法技术

本发明专利技术公开了一种水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法，通过求解代表不同合作情形的水库汛末蓄水调度不适定二层规划乐观模型和悲观模型，分别模拟计算兴利部门对防汛部门的完全合作与完全不合作两种情形，据此分别确定了不适定条件下防洪与兴利合作域的上下界，进而根据调度效益的比较，量化测度防洪与兴利之间的合作域。本发明专利技术为揭示和论证水库防汛部门和兴利部门之间存在合作可能性、合作空间大小提供了新的分析工具，从而弥补了现有模型理论只能描述防洪兴利竞争关系的不足，对于建立科学合理的防洪与兴利部门协调机制、提升水库综合利用效益具有重要支撑作用。升水库综合利用效益具有重要支撑作用。升水库综合利用效益具有重要支撑作用。

【技术实现步骤摘要】
水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法


[0001]本专利技术属于防汛抗旱和水资源管理领域，涉及水库调度多主体合作空间的量化方法，尤其是一种水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法。

技术介绍

[0002]水库调度是平衡水安全和能源安全的重要纽带，处理好防洪与兴利的关系是水库调度的核心问题之一。特别地，水库汛末蓄水需同时考虑保障防洪安全与实现发电、供水等兴利效益，因此对两者关系的把握与协调尤为重要。就国内外的研究现状来看，目前对水库汛末蓄水优化调度的研究主要着眼于防洪与兴利之间的竞争性关系，即为了减少防洪风险设置较低汛限水位、延缓蓄水进度，但会降低水库蓄满率、影响枯水期兴利效益，反之亦然。其中，大部分相关研究采用基于集中式决策的多目标规划模型，将防洪与兴利调度的竞争描述为帕累托前沿上的非劣关系。有学者则进一步指出水库调度具有“兴利服从防洪”的分级管理体制特点，真实调度结果相较于集中式决策模型会存在效益偏差与效率损失，因而引入二层规划模型描述汛末蓄水调度中防洪与兴利的层级式竞争博弈。
[0003]然而，现有文献仍缺乏对水库汛末蓄水防洪与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法，其特征在于：所述水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法包括以下步骤：1)构建水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划模型，所述构建水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划模型包括水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划乐观模型以及水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划悲观模型；2)基于模拟
–
优化方法，采用粒子群算法对水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划乐观模型进行求解，得到乐观模型的最优决策解，所述乐观模型的最优决策解是合作域的上边界；基于模拟
–
优化方法，采用粒子群算法对水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划悲观模型进行求解，得到悲观模型的最优决策解，所述悲观模型的最优决策解是合作域的下边界；3)根据步骤2)所获取的结果对水库汛末蓄水防洪与兴利调度的合作域进行测度，水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划乐观模型的最优决策解和水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划悲观模型的最优决策解分别对应的防洪风险的差值即为合作域的大小。2.根据权利要求1所述的水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划乐观模型的具体表达式是：是：式中：上层目标函数F：R
f
为防洪风险，定义为防洪库容汛期平均占用率，即在按照优化的防洪和蓄水规则进行调度时，统计提前蓄水期内每次发生洪水后达到调洪高水位时占用总防洪库容的比例，并求其均值；所述总防洪库容是V
flood
；所述调洪高水位对应水库蓄水量为
s为发生洪水的总次数，1≤k≤s为洪水发生场次；下层目标函数f：E
avg
为非主汛期的年均发电量；K为电站综合出力系数；Q
out(i，j)
为水库在第i年第j时段的出库流量；H
i，j
为第i年第j时段的发电水头；n为年数；m为调度期的总时段数；上层决策变量x＝(x1，x2，
…
x
i
，
…
)为防洪规则，x
i
表示汛末提前蓄水期每旬的防洪控制水位；下层决策变量y＝(y1，y2，
…
y
i
，
…
)为蓄水规则，即控制整个蓄水过程的蓄水进度线，每半旬设置一个控制水位y
i
，该水位位于水库汛限水位和正常蓄水位之间，其他各时段默认蓄水线均匀上升；所述Z
D
是水库死水位；所述Z
F
是汛限水位；所述Z
R
是水库正常蓄水位；所述Δt是调度时段步长；所述V
i，j
和V
i，j+1
分别是时段初与时段末的水库水量；所述Q
in(i，j)
是水库在第i年第j时段的入库流量；所述V
min
是水库允许最小蓄水量；所述V
max
是水库最大库容；所述R0是最高库水位超过设计洪水对应坝前最高安全水位的概率；所述Q
min
是水库允许最小下泄流量；所述Q
safe
是对应当前控制水位的控制下泄流量；所述Q
cap
是水库最大泄流能力；所述P
i，j
为电站在第i年第j时段的出力；所述P
min
和P
max
分别代表水力发电的保证出力和最大出力；所述ΔZ
‑
和ΔZ
+
是水库水位在单位时段的降低或增加量；所述和是水库允许的单位时段水位最大变幅。3.根据权利要求2所述的水库汛末蓄水防洪与兴利调度合作域测度方法，其特征在于：所述步骤2)中，水库汛末提前蓄水调度问题的不适定二层规划乐观模型的求解方法是：a.2.1)上层首先随机生成一组N个防洪规则决策变量x的初始粒子后，将其传递给下层，所述N>20；a.2.2)下层根据上层给出的每个代表防洪规则的粒子x
p
，其中1≤p≤N，通过模拟
–
优化即模拟水库调度与粒子群算法相结合的方法，优化得到在该防洪规则下提前蓄水能达到的最大发电量值f
*
(x
p
)；a.2.3)基于最大发电量值f
*
(x
p
)，在所有能达到该最大发电量值f
*
(x
p
)，即满足f(x
p
，y)＝f
*
(x
p
)条件的蓄水进度线中，选择使防洪风险最小的蓄水规则并将使防洪风险最小的蓄水规则反馈给上层；a.2.4)上层根据下层反馈的使防洪风险最小的蓄水规则基于模拟水库调度，计算评估不同方案组合对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，胡铁松，吴凤燕，周念来，
申请(专利权)人：湖北省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：