一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法技术

本发明专利技术属于水库调度领域，特别是涉及一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法。通过考虑不同供水目标的重要程度、空间上同类供水对象的破坏准则、时间上不同时段的破坏准则，构建了时段最大破坏深度最小与水库累计可供水量最大的目标函数，并考虑水库、管道和供水对象的相关约束，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型。该方法考虑了不同重要程度供水对象的用水次序、供水调度在时空分布上的均衡性，能够为单水库多供水对象的供水调度决策提供科学、合理、高效的技术支撑。术支撑。术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法


[0001]本专利技术属于水库调度领域，特别是涉及一种多用水对象的水库供水调度方法。

技术介绍

[0002]水库是重要的水源工程，其通过兴利库容调节汛期、枯期的来水差异，为生活、工业、农业等用水对象提供供水安全保障。然而近年来随着全球气候变暖，极端干旱事件频发，缺水情况也随着发生，通过水库供水优化调度，优化水资源的利用效率，能够降低干旱带来的损失，对实现水资源的可持续利用，保障社会经济、生态环境的协调发展具有十分重要的意义。对于用水对象有多个且类型不同(生活、工业、农业)的水库，在缺水情景下，一方面需要协调好各用水对象之间的利益冲突，另一方面需要协调好各时间段之间的用水关系。
[0003]针对多用水对象的水库供水调度，现有供水调度方法，如基于调度规则的常规调度方法和基于缺水量最小准则的优化调度方法，在实际使用中存在以下缺点：
[0004]1、基于调度规则的常规调度方法，其调度规则主要通过对历史径流的模拟运行而得到，该调度方法虽然简单、易操作，但受限于历史径流的代表性，在实际供水调度过程中，面对来水过程的随机性和用水对象的需求变化，采用常规调度方法得到的供水调度方案，很难充分发挥水库的供水效益。
[0005]2、基于缺水量最小准则的优化调度得到的供水调度方案，未充分考虑不同类型用水对象(如生活用水、工业用水、农业用水等)的重要程度，认为生活、工业和农业的需水权重相等，在缺水比较严重的情景下可能导致重要程度较高的用水对象受到缺水的影响较大，于水资源安全不利，与实际情况不符。
[0006]3、基于缺水量最小准则的优化调度得到的调度方案，受用水对象空间分布的影响较大，相同类型的用水对象在空间上的破坏深度不一致，靠近水库供水多，远离水库供水少，导致了供水不公平的现象，不利于库区周边的经济均衡发展。
[0007]4、基于缺水量最小准则的优化调度得到的供水调度方案，受水库年际和年内来水不均匀的影响，导致在调度时段内用水对象的破坏深度不同，尤其是在缺水情景下，易导致用水对象在同一调度时段内供水不均匀的情况，不便于水库调度。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷，本专利技术提供了一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水调度方法，从供水目标上，该方法考虑了生活、工业、农业以及生态等多个目标，通过综合考虑不同目标的重要程度和最大允许破坏深度，遭遇缺水时，不同供水目标能够均衡用水；从空间尺度上，该方法考虑了缺水情况下，相同供水目标的破坏深度尽可能一致；从时间尺度上，该方法考虑了缺水情况下，各调度时间段的破坏深度尽可能一致。此外，该方法还考虑了在保障供水要求的同时，避免水库出现不必要的弃水，将多余的水量存蓄在水库，为后续的供水安全提供保障。
[0009]本专利技术采用如下技术方案解决。
[0010]一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法，本专利技术所述的的水库供水优化调度方法通过构建时段最大破坏深度最小与累积水库可供水量最大的目标函数，并结合水库供水调度的相关约束，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型。
[0011]进一步为，本专利技术所述基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型，包括以下步骤：
[0012]步骤一：根据用水对象在调度期内各时段的破坏深度，获取用水对象在单个时段内的时段最大破坏深度；
[0013]步骤二：根据水库在各时段库水位对应的库容和水库的死水位对应的库容，获得累积水库可供水量；
[0014]步骤三：对时段最大破坏深度和累积水库可供水量2个目标进行权重赋值，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型；
[0015]步骤四：采用线性规划方法对建立的基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型进行求解，根据求解结果得到水库各调度时段的供水方案。
[0016]进一步为，本专利技术所述基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型，在计算水库供水调度方案时，包括的步骤具体为：
[0017]步骤一：
[0018]根据用水对象在调度期内各时段的破坏深度DP
i,t
，获取用水对象在单个时段内的时段最大破坏深度FDP；
[0019]时段最大破坏深度描述为式(1)
‑
(3)：
[0020]FDP＝max
i∈M
{g(DP
i,max
)}
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0021]DP
i,max
＝max
t∈T
{DP
i,t
}
ꢀꢀꢀ
(2)
[0022][0023]式中，FDP为时段最大破坏深度；
[0024]DP
i,t
为第i个用水对象第t时段的破坏深度；
[0025]DP
i,max
为第i个用水对象调度周期的最大破坏深度；
[0026]DP
i,allow
为第i个用水对象的最大允许破坏深度；
[0027]w
i
为第i个用水对象的重要程度系数；
[0028]和ψ分别表示破坏深度低于和高于最大允许破坏深度的权重系数，
[0029]T为调度时段数；
[0030]M为用水对象数量；
[0031]步骤二：
[0032]根据水库在各时段库水位对应的库容V
t
和水库的死水位对应的库容V
min
，获得累积水库可供水量FV；
[0033]水库在整个配置期间累积可供水量描述为式(4)：
[0034][0035]式中，FV为累计水库可供水量，
[0036]V
t
为水库第t个时段库水位对应的库容；
[0037]为水库第t个时段最低限制水位对应的库容；
[0038]T为调度时段数；
[0039]步骤三：
[0040]对时段最大破坏深度和累积水库可供水量2个目标进行权重赋值，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型；
[0041]模型目标函数描述为式(5)：
[0042]minF＝α1·
FDP
‑
α2·
FV
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0043]式中，α1为时段最大破坏深度最小目标的权重系数；
[0044]α2为累计水库可供水量最大目标的权重系数；
[0045]步骤四：
[0046]采用线性规划方法对建立的基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型进行求解，根据求解结果得到水库各调度时段的供水方案。
[0047]进一步为，本专利技术所述基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型包括7个约束条件：
[0048]1)水库库容上下限约束；
[0049]2)水库出库流量约束；
[0050]3)用水对象用水量上限约束；
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法，其特征在于，所述的的水库供水优化调度方法通过构建时段最大破坏深度最小与累积水库可供水量最大的目标函数，并结合水库供水调度的相关约束，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型。2.根据权利要求1所述的一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法，其特征在于，所述基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型，包括以下步骤：步骤一：根据用水对象在调度期内各时段的破坏深度，获取用水对象在单个时段内的时段最大破坏深度；步骤二：根据水库在各时段库水位对应的库容和水库的死水位对应的库容，获得累积水库可供水量；步骤三：对时段最大破坏深度和累积水库可供水量2个目标进行权重赋值，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型；步骤四：采用线性规划方法对建立的基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型进行求解，根据求解结果得到水库各调度时段的供水方案。3.根据权利要求2所述的一种多目标与多尺度均衡耦合的水库供水优化调度方法，其特征在于，所述基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型，在计算水库供水调度方案时，包括的步骤具体为：步骤一：根据用水对象在调度期内各时段的破坏深度DP
i,t
，获取用水对象在单个时段内的时段最大破坏深度FDP；时段最大破坏深度描述为式(1)
‑
(3)：FDP＝max
i∈M
{g(DP
i,max
)}
ꢀꢀꢀꢀ
(1)DP
i,max
＝max
t∈T
{DP
i,t
}
ꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，FDP为时段最大破坏深度；DP
i,t
为第i个用水对象第t时段的破坏深度；DP
i,max
为第i个用水对象调度周期的最大破坏深度；DP
i,allow
为第i个用水对象的最大允许破坏深度；w
i
为第i个用水对象的重要程度系数；和ψ分别表示破坏深度低于和高于最大允许破坏深度的权重系数，T为调度时段数；M为用水对象数量；步骤二：根据水库在各时段库水位对应的库容V
t
和水库的死水位对应的库容V
min
，获得累积水库可供水量FV；水库在整个配置期间累积可供水量描述为式(4)：
式中，FV为累计水库可供水量，V
t
为水库第t个时段库水位对应的库容；为水库第t个时段最低限制水位对应的库容；T为调度时段数；步骤三：对时段最大破坏深度和累积水库可供水量2个目标进行权重赋值，建立基于时段最大破坏深度最小的水库供水优化调度模型；模型目标函数描述为式(5)：minF＝α1·
FDP
‑
α2·
FV
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式中，α1为时段最大破坏深度最小目标的权重系数；α2为累计水库可供水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天庆，周鹏程，韩兵，胡贤群，朱艳霞，安文杰，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：