一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及系统，包括以下步骤：绘制针对本流域和跨流域所有供水对象的设计需水过程线；形成初始调度图；将初始调度图划分为若干个供水区；针对每个供水区拟定相应的供水调度原则；对初始调度图进行长系列径流调节计算，得到每个供水对象的长系列的供水过程；判断每个供水对象的长系列的供水过程和设计需水过程线是否满足条件；在初始调度图上修正不满足条件的供水对象的供水调度线和供水量，并重新计算各供水对象的长系列的供水过程；循环执行条件判断和调度图修正过程，直到所有的供水对象均满足上述条件。本发明专利技术为大型跨流域调水水库多目标调度提供全周期解决方案，保证调度方案的合理性。度方案的合理性。度方案的合理性。

【技术实现步骤摘要】
一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及系统


[0001]本专利技术属于水库调度
，具体涉及一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及系统。

技术介绍

[0002]跨流域调水是通过大规模的人工方法从余水的流域向缺水流域大量调水，以便促进缺水区域的经济发展和缓解流域用水矛盾。跨流域调水工程通过改变流域间水资源时空分布特性，对流域水资源进行重新配置，有效缓解水资源短缺地区生产生活的供需水矛盾，改善受水地区生态环境。跨流域调水在有着悠久的历史，水资源与土地、人口以及社会经济中心的分布极不协调的地区，水源区与用水中心区通常存在一定距离，通过跨流域调水可实现区域间水资源量丰枯互济。
[0003]但是现有技术中跨流域调水仍然沿用单一流域一般性水库供水调度方法。随着调水工程的频繁修建，上游来水明显减少，河网水文特性变化差异较大，导致大型跨流域调水水库的特性参数与规划设计差异较大。跨流域调水工程的建成和投运在有效缓解水资源短缺地区供需水矛盾的同时，也改变了水源区供水水库原有的运行环境。作为跨流域调水工程的供水水源，跨流域供水水库还承担着本流域的防洪、供水、发电、生态等综合开发利用任务，因此，跨流域供水水库的调度问题是考虑多目标协同的供水方式问题。一方面，调水工程的实施减少了水库可用水量，导致跨流域供水水库的特征参数与规划设计差异较大，主要运行调度任务面临重新规划和调整；另一方面，跨流域调水带来的流域水资源重新分配也引起地区生产、生活、生态环境变化，跨流域调水与本流域利用，供水与发电、环境等兴利目标间的制约与冲突关系日益加剧。
[0004]跨流域调水水库影响范围涉及水源区和受水区，水文情势的多地性和异步性，供水区域、对象的复杂性，显著区别于单一流域一般性水库供水调度问题。大型跨流域调水水库调度具有跨区域、变尺度、多目标、强约束的属性，对于同时承担本流域供水和跨流域供水任务的跨流域调水水库，受不同流域地区水文情势、丰枯遭遇的影响，存在跨流域调水水库所在流域，以及其跨流域的供水对象所在的流域均存在枯水的特殊现象，若仍按现有技术中正常运行供水调度调度运行，可能出现面临时段本流域、跨流域供水破坏。
[0005]因此，迫切需要开展大型跨流域调水水库在跨流域调水工程运行后综合利用调度方式，对缓解日益突出的流域外调水与流域内用水矛盾，及大型跨流域调水水库防洪、供水、发电等综合效益的发挥具有十分重要的理论现实意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法及系统，为大型跨流域调水水库多目标调度提供全周期解决方案，保证调度方案的合理性。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法，包括以
下步骤：依据当前的跨流域调水水库的来水频率、本流域的蓄水频率和跨流域的缺水频率，判断跨流域调水水库所在流域以及其跨流域的供水对象所在的流域是否存在异步同枯现象；所述异步同枯现象是指跨流域调水水库所在流域，以及其跨流域的供水对象所在的流域均存在枯水现象；基于本流域和跨流域的供水对象的供水水量的历史数据，预测本流域和跨流域供水对象的时段设计需水的未来趋势，进而绘制针对本流域和跨流域所有供水对象的典型设计需水过程线；基于设计需水过程线进行逆时序的径流调节计算，推求得到各供水对象的供水调度线，以形成调度图；所述供水调度线包括：最大供水调度线、设计供水调度线和最小供水调度线；按照正常蓄水位、最大供水调度线、设计供水调度线、最小供水调度线和死水位，将调度图划分为若干个供水区，形成初始调度图；根据各供水对象的典型设计需水过程线确定其相应的用水需求；基于跨流域是否存在异步同枯现象，以及跨流域调水水库的当前水位及其供水对象的用水需求，针对每个供水区拟定相应的供水调度原则；按照供水调度原则，对初始调度图进行长系列径流调节计算，得到每个供水对象的长系列的供水过程；基于每个供水对象的长系列的供水过程和设计需水过程线，判断是否满足以下条件：每个供水对象的时段供水流量大于等于时段设计需水，且本流域的所有供水对象的平均年供水水量等于设计年供水水量，且跨流域的所有供水对象的平均年供水水量等于设计年供水水量；在初始调度图上修正不满足上述条件的供水对象的供水调度线和供水量，形成新的调度图并重新计算各供水对象的长系列的供水过程；循环执行条件判断和调度图修正过程，直到所有的供水对象均满足上述条件。
[0008]本专利技术的有益效果是：跨流域调水水库既是跨流域调水工程的水源工程，也是本流域不同供水对象的供水水源，影响范围涉及水源区和受水区，水文情势上的多地性和异步性决定了跨流域调水水库所面临供水情势的极端复杂性。为解决大型跨流域调水水库面向多区域、多对象的供水问题，本专利技术首次建立了以入库来水、本流域供水和跨流域调水为变量的多因素驱动下供水情势分析方法，揭示了三者之间的相关性特征，以多变量频率组合特性为基础，建立了以“水库来水—本流域供水—跨流域调水”为决策变量集合的供水情势指标体系，量化了水源区与受水区不同丰枯遭遇组合的评价准则，为跨流域调水水库的供水调度方式和方案决策优选提供了理论依据和数据支撑。
[0009]大型跨流域调水水库面临跨区域、多对象、多用户的复杂供水调度难题，大型跨流域调水水库的年调节或多年调节能力仍然显得无能为力，为提高水库对不同供水对象的满足程度、实现有限调节库容使用效率的最大化，专利技术了基于大型跨流域调水水库多目标调度方法，该技术以供水缺额最小、供水水量尽可能多和水库综合利用需求为目标集合，通过预报径流的丰、枯差异动态调整水库供水水量在不同区域、对象、周期下的分配方式，显著
提高水库供水效益并降低了枯水年供水破坏深度，实现了水资源优化利用目标。
[0010]进一步地，本专利技术提出了跨流域调水水库所在流域以及其跨流域的供水对象所在的流域是否存在异步同枯现象的判定条件，保证调度结果能够有效满足供水对象的需求，实现了调度方式的统一化，保证了调度结果的精确度。
[0011]进一步地，通过比选采用最优的修正方案作为最终调度图，使得调度方案不仅满足供水对象的供水需求的同时，能够最大程度的产生相关的经济效益。
[0012]进一步地，本专利技术通过设定长系列径流调节计算过程的约束条件，充分考虑跨流域计算的特殊性，保证最终生成的调度方案能够满足跨流域调水水库其他的需求和安全性。
[0013]进一步地，本专利技术针对是否存在异步同枯现象和水库自身存水是否满足用水需求的不同情况提出了不同的供水调度原则，使得调度方案能够更加适应跨流域各个供水对象的实际需求。
[0014]进一步地，本专利技术提出了关于最大供水调度线、设计供水调度线和最小供水调度线的推求方法，进一步保证了调度线的推求精度，从而保证最终得到的调度图有效满足各供水对象的实际需求。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的方法流程示意图；图2为具体实施例中X江中下游补偿下泄典型过程；图3为具体实施例中XX沟灌区引水典型过程；图4为具体实施例中X岔渠首枢纽引水典型过程；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型跨流域调水水库的多目标调度方法，其特征在于：包括以下步骤：依据当前的跨流域调水水库的来水频率、本流域的蓄水频率和跨流域的缺水频率，判断跨流域调水水库所在流域以及其跨流域的供水对象所在的流域是否存在异步同枯现象；基于本流域和跨流域的供水对象的供水水量的历史数据，预测本流域和跨流域供水对象的时段设计需水的未来趋势，进而绘制针对本流域和跨流域所有供水对象的典型设计需水过程线；基于设计需水过程线进行逆时序的径流调节计算，推求得到各供水对象的供水调度线，以形成调度图；所述供水调度线包括：最大供水调度线、设计供水调度线和最小供水调度线；按照正常蓄水位、最大供水调度线、设计供水调度线、最小供水调度线和死水位，将调度图划分为若干个供水区，形成初始调度图；根据各供水对象的典型设计需水过程线确定其相应的用水需求；基于跨流域是否存在异步同枯现象，以及跨流域调水水库的当前水位及其供水对象的用水需求，针对每个供水区拟定相应的供水调度原则；按照供水调度原则，对初始调度图进行长系列径流调节计算，得到每个供水对象的长系列的供水过程；基于每个供水对象的长系列的供水过程和设计需水过程线，判断是否满足以下条件：每个供水对象的时段供水流量大于等于时段设计需水，且本流域的所有供水对象的平均年供水水量等于设计年供水水量，且跨流域的所有供水对象的平均年供水水量等于设计年供水水量；在初始调度图上修正不满足上述条件的供水对象的供水调度线和供水量，形成新的调度图并重新计算各供水对象的长系列的供水过程；循环执行条件判断和调度图修正过程，直到所有的供水对象均满足上述条件。2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：当当前的跨流域调水水库的来水频率、本流域的需水频率和跨流域的需水频率均大于阈值P
both
时，则判定跨流域调水水库所在流域以及其跨流域的供水对象所在的流域存在异步同枯现象。3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：在初始调度图上修正不满足条件的供水对象的供水数据时，采用不同的调整幅度修正供水调度线位置和供水量，从而得到若干个不同的修正方案；针对所述修正方案进行比选，将最优的修正方案形成的调度图作为最终调度图。4.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：所述长系列径流调节计算过程的约束条件包括：；其中，分别为待调度的跨流域调水水库在t时段的初、末库容，分别表示待调度的跨流域调水水库在第t时段平均入、出库流量；；其中，Z
t
为待调度的跨流域调水水库在时段t的坝前水位，为时段t初上游水
位的最大、最小值；；其中，Q
t
为待调度的跨流域调水水库在第t时段内的下泄流量，为待调度的跨流域调水水库在第t时段内的下泄流量其流量最大、最小值；；其中，分别表示本流域、跨流域输水渠道最大过流能力；为本流域第i个供水对象时段供水流量，为跨流域第j个供水对象时段供水流量；；其中，h
t
是待调度的跨流域调水水库的水电站在第t时段内水头，为待调度的跨流域调水水库的水电站允许的水头上、下限；；其中，P
t
为待调度的跨流域调水水库的水电站在t时段平均出力，为待调度的跨流域调水水库的水电站出力最大、最小值。5.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：判定跨流域调水水库所在流域以及其跨流域的供水对象所在的流域没有同步存在枯水现象后；或者判定跨流域调水水库所在流域以...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿，王乾伟，吴三潮，朱祖国，徐慧娟，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：