基于SAR-Copula模型和Monte Carlo法的防洪调度风险分析

以黄河万家寨水库为例,采用SAR-Copula混合模型模拟洪水过程线,考虑泥沙淤积状况和泄流能力不确定性影响,在给定汛限水位和调洪规则下对模拟洪水进行调洪演算,统计得到水库防洪风险率.实例结果表明:水文因素的随机性、库容与水位关系的不确定性是万家寨水库防洪风险的主要影响因素,泄流能力不确定因素对水库泄洪影响不明显,同时得出了各汛限水位方案下水库的防洪风险率,为万家寨水库前汛期动态汛限水位选择提供了一定的参考依据.     

基于MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型

水库群实时防洪优化调度作为一种重要的非工程措施,可以通过较少的投入降低洪水灾害带来的损失,起到流域防洪减灾作用。考虑了各水库自身安全和下游防洪点安全,以下游防洪控制断面最大过水流量最小、各水库最高水位最低为目标函数,建立了水库群实时防洪多目标优化调度模型;引入“滤波算子”,提出一种改进多目标利希滕贝格算法（Multi-Objective Lichtenberg Algorithm,MOLA）,进行模型求解,得到水库群实时防洪调度多目标方案集,增强优化调度解在防洪调度实际应用中的可操作性;最后,提出一种基于层次聚类和Pareto前沿物理意义的综合筛选法,对Pareto前沿上的众多调度方案集进行聚集和筛选,选取有限代表解供决策者进行选择,增加防洪决策的聚焦性。研究以淮河史灌河水系为例,进行了水库群实时防洪多目标优化调度模型的应用研究,结果表明：基于改进MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型计算效率高、实用性较强;采用梯度分析法定量分析了鲇鱼山水库最高水位、梅山水库最高水位、蒋家集断面最大过水流量之间的多目标互馈关系,结果表明梅山水库水位变化对蒋家集断面的组合流量影响更为显著,梅山水库可...     

深圳水库防洪调度规则分析

分析了深圳水库工程的特点和功能,分别提出了深圳水库上下两库的防洪调度规则及两库的联合调度规则。以水库起调水位和下游河道安全泄量为变量,水库兴利和水库大坝安全为目标,通过多方案组合计算,确定了不同洪水频率下相应的起调水位和下游河道安全泄量。     

灌溉兼防洪水库的优化调度

我国干旱半干旱地区，天然降水量少且时程及地域相差大，并有很大的随机性。对有水库调节的地区，如何处理天然降水的随机性，合理利用有限的水资源，解决人畜饮水、工业用水、林业及农业灌溉耗水，使其在各种情况下都能达到最佳的社会效益和经济效益，该文选用动态规划法，编制的电算程序，很好地解决了这一问题。     

灌溉兼防洪水库的优化调度

我国干旱半干旱地区，天然降水量少且时程及地域相差大，并有很大的随机性。对有水库调节的地区，如何处理天然降水的随机性，合理利用有限的水资源，解决人畜饮水、工作用水、林业及农业灌溉耗水，使其在各种情况下能达到最佳的社会效益和经济效益，该文选用动态规划法，编制的电处程序，很好地解决了这一问题。     

突变评价法在水库调度多目标风险评价中的应用

针对水库运行期防洪、发电、供水和航运等目标相互影响,调度目标和影响因子相对重要性难以准确判断造成多目标风险综合评价难度较大的问题,在构建风险评价指标体系的基础上,建立了基于突变评价法的水库调度多目标风险分析模型。根据水库主要功能的不同,分别明确了将综合风险最低作为调度目标和防洪风险作为严格约束条件的两种多目标风险评价方法。将该方法应用于工程实例,评价结果与已有优化调度方案较为一致,说明该方法具有较好的可靠性与实用性,可为水库调度多目标风险综合控制提供一种新的方法和思路。     

多风险因素影响下的水库防洪调度风险综合评估研究

汛限水位是水库协调防洪与兴利关系的关键控制点,合理设置汛限水位,是实现洪水资源化的重要途径。在考虑多种风险因素影响下,构建风险综合评估指标体系,建立综合评估模型,对水库防洪调度风险进行综合评估;以陆浑水库为例,探讨了多种汛限水位方案的可行性;结果表明:在考虑设计洪水过程、洪水预报误差、水库调度滞时、水位-库容关系四种风险因素影响下,陆浑水库前汛期汛限水位可抬高至318.7 m,兴利库容可增加0.64 m~3;后汛期汛限水位可抬高至319.2 m,兴利库容可增加0.66 m~3。该研究为水库防洪调度风险综合评估研究提供了技术支撑,并为陆浑水库实际防洪调度风险研究了提供科学参考。     

龙滩水库分类洪水防洪调度规则研究

针对龙滩水库原调度规则精细程度不足的问题,结合流域洪水类型多样化的特点,推求优化了龙滩水库分类洪水防洪调度规则。该规则的优化思路主要分为3个步骤:(1)从调度可操作性和实用性出发,将不同量级的预报信息纳入调度规则中作为判别条件,构建自识别控泄方式,并拟定包含预报变量和控泄变量的分类洪水调度规则一般形式;(2)以控制断面场次洪水集加权平均削峰最大为优化目标,通过模拟调度优选预报变量和控泄变量;(3)选取不同类型的典型洪水检验分类洪水调度规则的优越性。实例研究表明,分类洪水调度规则能充分发挥龙滩水库的防洪效益,有效改善不同类型洪水的调度效果,具有较强的可操作性和实用性。     

梯级水库联合防洪调度风险计算模型

入库径流随机性的存在使得梯级水库群联合防洪调度面临一定的风险,针对梯级水库调度的各个目标建立了联合防洪调度风险评价指标体系,以洪水预报中偶然误差的正态量化为基础,提出了入库洪水过程的随机模拟方法,基于对洪水频率进行分级考虑的思想构建了梯级水库群联合防洪调度风险计算模型,并给出了基于模拟最大熵理论的求解方法。应用于溪洛渡和三峡水库的联合防洪调度算例分析表明：该方法与模型合理可行,能够给出不同预报误差时的风险大小,具有一定的适用性,为调度决策提供参考。     

基于RVA法的水库生态调度研究

我国水库传统的调度运行方式大多为防洪、兴利服务,较少考虑河流生态需求。水库的运行,改变了河道天然水文过程,对河流生态系统产生了较大胁迫,这将不利于河流水资源的可持续利用,因此,有必要对水库现行调度进行优化调整。选取嫩江干流尼尔基水库为研究对象,应用RVA法对水库下游河道生态需水以及水库现行调度方案运行对河流生态水文过程的影响进行了分析,建立了的生态调度模型,并提出了该工程调度的优化建议。     

基于鲶鱼效应多目标粒子群算法的水库水沙联合优化调度

针对水库水沙联合优化调度多目标、高维、非线性和难以求解的特点,将鲶鱼效应机制引入多目标粒子群算法中提出基于鲶鱼效应的多目标粒子群算法,该算法在利用收敛速度较快的Sigma方法的基础上,通过触发鲶鱼启发器引入外部鲶鱼粒子,利用鲶鱼粒子对种群的驱赶效应增加种群多样性,从而提高算法的收敛性和非劣解集的多样性;数值分析证明,与MOPSO和σ-MOPSO相比,该算法的效率和质量更高,同时三峡水库实际算例也表明,该算法能给出代表整个可行调度空间、收敛较好、分布均匀的Pareto最优前沿,具有较好的适应性。     

基于结构目标的水库生态调度模型与求解

传统水库生态调度中生态需水目标多采用基流方式,缺乏生物对天然水流形态和特征响应方面的信息,以致生态目标对生态系统需求的表征不够全面。因此,基于天然水流表征体系开展水库生态调度研究具有科学意义。基于黄河生态水文指标体系,提出了表征河流天然水流形态的结构化生态管理目标,并将该目标引入模型目标函数,构建了基于结构目标的水库生态调度模型,提出求解方法。通过实例研究发现,结构目标模型结果与流量目标相比,供水破坏率、生态破坏率有所增加,RVA改变度有所减少,保证出力与发电量变化甚微。可见,基于结构目标开展生态调度对恢复河流天然水流特征是可行的,且对水库原有的兴利指标影响较小。结构化目标中不同因子的权重关系对生态调度的效果影响较大,对不同河流或河段进行分时段差异化调节将是下一阶段研究的重点。     

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明：在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位（乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m）的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇（如2012年型1%洪水）时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川...     

狮子滩水库防洪调度控制指标的复核分析

在通过GPS技术对狮子滩水库水下地形进行测量的基础上，给出了新的水位～库容关系曲线。并利用所建立的水库运行调度模型，研究了该水库淤积变化对其防洪控制的影响。结果表明：1956～2002年，虽然狮子滩水库淤积了4656m^3，但主要是淤积在多年平均库水位340．0m以下，对其在汛限水位346．5m以上的防洪调度影响不大。并且，在现有防洪调度方案和水位～库容关系情况下，水库能满足其防洪对象的防洪安全要求。     

开源框架在水库防洪调度系统中的应用研究

水库防洪调度系统是防洪减灾非工程措施的核心内容之一,主要包括基础信息服务子系统、洪水预报子系统、水库调度子系统等内容。整个系统的开发离不开诸如数据库技术、网络技术、地理信息系统等高新信息技术的支持。如何合理选择利用已有的开源框架解决防洪系统开发的关键问题,能为亟待解决的问题。因此,充分利用了成熟的开源框架,如Hibernate、JFreeChart、Google Web Toolkit框架等,采用Web GIS、Ajax等技术,来解决数据持久化、地理信息查询,增强用户体验等系统建设中的关键问题,最后给出了基于多种开源框架的水库洪水调度系统的四层体系结构图,并应用在丰满水库防洪调度系统开发中。实践表明,基于开源框架开发水库调度系统界面友好,用户体验强,通用性强且易于维护扩展。     

考虑水电调蓄的西江水库群应急防洪调度研究

围绕西江流域应急防洪调度的需求,建立了考虑中大水电调蓄的水库群应急防洪优化调度模型。该模型针对西江流域应急防洪的实际问题,在充分利用防洪水库防洪能力的同时,进一步发挥中大水电安全库容的调节作用,有效提升了西江流域滞洪削峰的能力。模型以各水库调洪起止时间及阶段泄量为优化变量,以控制断面最大削峰为优化目标,通过求解计算得到优化的水库群应急防洪调度方案。同时,模型实现了通用化开发,可动态选择流域控制断面及库群调洪方式,并能够适用不同的洪水类型及防洪目标。通过对不同类型洪水的调节演算及结果分析发现,库群应急优化调度比常规调度在不同防洪断面针对不同类型的洪水平均削峰效果至少提高30%,考虑中大水电调蓄的西江水库群应急防洪调度对提高西江流域应急防洪能力具有重大现实意义。     

逐次优化算法在梯级水库防洪优化调度中的应用

根据流域防洪优化调度问题,分析梯级水库来水量、下泄能力与河道防洪控制点洪峰流量之间的内在联系,提出了洪水调度模型与逐次优化算法的联合求解方法。实例结果表明,该方法成功地为洪水实时调度及防洪系统规划提供了一套简捷、高效而又符合实际的模型和解法。     

入库径流不确定条件下水库多目标优化调度方案决策

针对传统水库多目标优化调度方案决策时往往忽略入库径流不确定性影响的不足,一方面对评价指标选用区间数,并以考虑入库径流预报误差下的模拟入库径流为输入时优化计算得到的最大和最小值为其上下限;另一方面在采用博弈论集合模型对基于序关系分析法的主观权重和Critic法的客观权重进行组合赋权的基础上,对VIKOR模型进行了改进以提...     

基于NSGA-II算法的硗碛水电站多目标调度研究

为探索硗碛水电站发电与生态效益的矛盾关系,按照不同时间尺度的生态流量下泄方式,建立硗碛水电站年发电量与平均生态流量最大为目标的水库多目标优化调度模型.该模型以MATLAB的platEMO开源工具箱为基础平台,分别运行了基于年尺度与月尺度流量过程的Tennant法生成的生态放水模式,分析了两种模式下发电效益.结果发现:当...