一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法技术

本发明专利技术公开了一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，包括：基于调度图概化的直接优化方法将水库分为四个区；建立水库调度优化模型的目标函数，包括生态目标函数和经济社会供水目标函数；确定水库调度优化模型的约束条件，包括水库水量平衡方程、水库库容约束、优化变量约束和各变量非负约束；求解水库调度优化模型，优化水库调度参数；选定水库调度规则方案；根据所选的最优调度方案，绘制水库调度图并构建水库调度规则，实现面向恢复天然水文情势的水库优化调度。本发明专利技术可降低水利工程对河流产生的负面影响，恢复河流天然的水文情势，使水库调度运行带来的社会经济和生态效益最大化。大化。大化。

【技术实现步骤摘要】
一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法


[0001]本专利技术涉及水资源保护和水资源调度技术，特别是涉及一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法。

技术介绍

[0002]河流的自然流动在很大程度上决定着河流的自然环境和栖息地的物理结构，河流的这种自然流动可以用天然水文情势来表征，一旦天然的水文情势发生了变化，那么必将影响长期以来形成的稳定的河流生态系统。现阶段，恢复受人类调控河流的天然水文情势，只能通过改变水库现行的调度方式来实现，以尽可能降低水利工程对河流产生的负面影响，因此考虑寻求一种新的水库调度运行规则以期尽力恢复河流天然的水文情势。
[0003]在了解目前河流生态水文状况的基础上，进一步明确恢复天然水文情势的生态目标。考虑生态的水库调度常规优化模型一般寻求使水库调度所产生的经济—生态效益、社会—生态效益或经济—社会—生态综合效益达到最大时的调度方案。水库生态调度模型一般是在传统的优化调度模型中引入生态指标，包括水文改变度、生态流量等。以生态流量为约束条件的模型是将生态流量作为一个新的约束条件引入模型，即河道中的流量不小于生态流量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于调度图概化的直接优化方法，采用水库调度的上调度曲线、下调度曲线和关键调度线将水库分为四个区，其中，上调度线以上区域为I区；上调度线与下调度线之间区域为II区；下调度线与关键调度线之间区域为Ⅲ区；关键调度线以下区域为Ⅳ区；S2、建立水库调度优化模型的目标函数，包括生态目标函数和经济社会供水目标函数，计算公式为：min F＝min(f1,f2)其中，F为水库调度的目标函数；f1为生态目标函数，以整体水文改变度最小为目标；f2为经济社会供水目标函数，以经济社会用水的缺水程度最小为目标；S3、确定水库调度优化模型的约束条件，包括水库水量平衡方程、水库库容约束、优化变量约束和各变量非负约束；S4、求解水库调度优化模型，优化水库调度参数；采用NSGA
‑
II优化算法，以整体水文改变度最小和广义缺水指数最小为目标，对水库调度优化模型进行求解，输出调度规则优化结果，得出不同参数下的整体水文改变度D和广义缺水指数GSI；S5、选定水库调度规则方案；根据求解结果，得到整体水文改变度D和广义缺水指数GSI的取值范围，分别记为闭区间X和Y，选择闭区间X的下限作为参考点E的横坐标，选择闭区间Y的下限作为参考点E的纵坐标，之后在所有方案点中选择与参考点E之间欧氏距离最小的方案点代表的方案作为最优方案；S6，根据所选的最优调度方案，绘制水库调度图并构建水库调度规则，包括生态水量下泄规则、供水规则和弃水规则，实现面向恢复天然水文情势的水库优化调度。2.根据权利要求1所述的一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，其特征在于，步骤S2中生态目标函数公式为：其中，D为整体水文改变度，D
i
为第i个IHA指标的水文改变度。3.根据权利要求1所述的一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，其特征在于，步骤S2中经济社会供水目标函数公式为：其中，GSI为广义缺水指数；N为研究的总年数；DPD
j
为第j年缺水百分比日指数；DY
j
为第j年的总天数。4.根据权利要求1所述的一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，其特征在于，步骤S3中水库调度优化模型的约束条件具体为：(1)水库水量平衡方程；V(i+1,j)＝V(i,j)+WR(i,j)
‑
WX1(i,j)
‑
WX2(i,j)
‑
WG(i,j)
‑
WL(i,j)其中，V(i,j)，V(i+1,j)分别为第j年第i天，第i+1天水库的初始库容；WL(i,j)为第j年第i天水库的蒸发渗漏损失；WX2(i,j)为第j年第i天水库的弃水量；(2)水库库容约束；
V(i,j)
min
≤V(i,j)≤V(i,j)
max
其中，V(i,j)
min
为第j年第i天水库允许的最小库容，V(i,j)
max
为第j年第i天水库允许的最大库容；(3)优化变量约束；V
d
≤V1≤V
n
V
d
≤V2≤min(V
x
,V1)T
s
≤T1≤T2≤T3≤T4≤T
o
0<a<b<1其中，V
d
为水库的死库容；V
n
为水库的正常库容；V
x
为水库的汛限库容；T
s
为汛期开始时间；T
o
为汛期结束时间；为p月日均最小生态需水量的下限；为p月日均最小生态需水量的上限，p＝1,2,
…
,12；(4)各变量非负约束。5.根据权利要求1所述的一种面向恢复天然水文情势的水库调度方法，其特征在于，步骤S4具体为：(1)设置NSGA
‑
II优化算法相关参数，包括约束条件、迭代次数、种群规模、交叉概率、变异概率；将种群中每个个体表示为p＝[p1，p2，
…
，p
20
]；(2)基于约束条件，随机生成含有N个个体的父代种群P
t
；(3)进行遗传操作，得到子代种群P
c
、P
m
；(4)将父代种群P
t
和子代种群P
c
、P
m
合并为一个新的种群R
t
；(5)计算生态目标函数值和经济社会供水目标函数值，在此基础上，对新的种群R
t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉琴，肖璇，季孔阳，徐佳颖，高力，吴明，黄显峰，郑航，吴迪，汪键，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
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