基于动态调节性能的水库群补偿调度方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于动态调节性能的水库群补偿调度方法及系统，水库群补偿调度方法包括如下步骤：建立防洪点超额水量分配模型；根据各水库动态调节系数的大小确定水库群轮库补偿调度次序；确定水库群补偿调度的目标函数和约束条件；采用分级控制分段试算法计算得到水库调度方案。本发明综合考虑了水库的空间位置、空闲库容、入库洪水过程和后续降雨四个因素，比现有的补偿调度通用模型考虑因素更加全面，并利用动态调节系数来衡量水库的动态调节能力，依此确定水库群轮库补偿调度次序，更能满足实时防洪调度的实际要求。本发明计算得出的水库群补偿调度方案的可操作性较好，和现有的补偿调度通用模型相比计算速度更快，并且易于实现、通用性强。

主权项

一种基于动态调节性能的水库群补偿调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立防洪点超额水量分配模型：步骤11、计算防洪点超过安全泄量的水量W_超额，其中，Q(t)为防洪点天然洪水过程；q_A为防洪点的安全泄量；t₀、t₁分别为超额水量的起、止时序；Δt为时段长；T为次洪总时段数；步骤12、计算第i个水库泄流在防洪点的响应过程位于[t₀，t₁]时段的水量W_i，$W_i=\underset{t=t_0}{\overset{t_1}{\Sigma }}{Q_i}^{\prime }\left(t\right)·\Delta t$其中，Q_i’(t)为第i个水库泄流在防洪点的响应过程，Δt为时段长；步骤13、计算需要预留的库容ΔV_i，ΔV_i＝h_i·S_i‑ΔW_i其中，ΔW_i为第i个水库在计算期内的下泄水量，V_i为水库在当前水位下剩余的调蓄库容，h_i为后续降雨量，S_i为水库控制面积；步骤14、计算第i个水库分担的拦蓄水量W_i,拦蓄，n个水库的极限拦蓄水量W_拦蓄，第i个水库实际拦蓄水量的分担系数，以及第i个水库实际拦蓄水量；第i个水库分担的拦蓄水量，W_i,拦蓄＝min{V_i‑ΔV_i,W_i}n个水库的极限拦蓄水量，第i个水库实际拦蓄水量的分担系数，第i个水库实际拦蓄水量，ΔW_i'＝l_i·W_拦蓄；步骤2、根据各水库动态调节系数的大小确定水库群轮库补偿调度次序：计算第i个水库动态调节系数a_i，${\alpha }_i=1-\frac{min(W_i,V_i-{\mathrm{\Delta V}}_i)}{V_i-{\mathrm{\Delta V}}_i}$其中，V_i为水库在当前水位下剩余的调蓄库容，ΔV_i为需要预留的库容，W_i为第i个水库泄流在防洪点的响应过程位于[t₀，t₁]时段的水量；步骤3、确定水库群补偿调度的目标函数和约束条件：以防洪点的洪峰流量最小为目标，其目标函数为：第1个水库的目标函数表达式为：其中，T为调度期时段数；q₁(t)为第1个水库的出库流量在防洪点的响应过程；Q_区(t)为区间流量过程；q_A为防洪点安全泄量；第i个水库的目标函数表达式为：其中，q_i(t)为第i个水库的出库流量在防洪点的响应过程；为第1库至第i‑1库的出库流量在防洪点的响应过程之和；其它变量同前所述；约束条件包括水量平衡约束、水库最高水位约束、调度期末水位约束、水库泄流能力约束和出库允许变幅约束：其中，水量平衡约束：$V_i\left(t\right)=V_i(t-1)+[\frac{Q_i\left(t\right)+Q_i(t-1)}{2}-\frac{q_i\left(t\right)+q_i(t-1)}{2}]·\Delta t,$其中，Q_i(t‑1)，Q_i(t)为第i水库第t时段始末入库流量；q_i(t‑1)，q_i(t)为第i水库第t时段始末出库流量；V_i(t‑1)，V_i(t)为第i水库第t时段始末水库的蓄水量；Δt为时段长；水库最高水位约束Z_i(t)≤Z_max,i，Z_max,i＝Z(V(Z_i⁰)+ΔW_i')，其中，Z_i(t)为第i水库第t时刻的水位；Z_max,i为第i水库的最高控制水位；Z_i⁰为第i水库的起调水位；ΔW_i'为第i水库的实际拦蓄水量；调度期末水位约束，Z_i,end≥Z_i,e其中，Z_i,end为第i水库调度期末水位；Z_i,e为第i水库调度期末控制水位；当满足其他约束时，取“＝”；水库泄流能力约束，可用以下公式表示：q_i(t)≤q_i(Z_i(t))其中，q_i(t)为第i水库第t时刻的出库流量；q_i(Z_i(t))为第i水库第t时刻在水位Z_i(t)时的泄流能力；出库允许变幅约束，$|q_i\left(t\right)-q_i(t-1)|\le ▿q_{i,m}$其中，|q_i(t)‑q_i(t‑1)|为第i水库相邻时段出库流量的变幅；为第i水库的允许出库流量变幅；步骤4、采用分级控制分段试算法计算得到水库调度方案。