水库和泵站群的多目标联合调度研究
水库多目标生态调度
汇报人:
2023-12-08
目
CONTENCT
录
• 水库多目标生态调度概述 • 水库多目标生态调度的理论基础 • 水库多目标生态调度的关键技术 • 水库多目标生态调度实践案例 • 水库多目标生态调度的挑战与展望 • 结论与建议
01
水库多目标生态调度概述
定义与背景
定义
水库多目标生态调度是一种综合考虑生态、环境和人类社会需求 的水资源管理方法。
缺乏科学决策支持
目前，针对水库多目标生态调度，还没有形成一套完整的科学决策支持 体系，无法满足不同利益相关方的需求。
03
社会经济因素制约
水库多目标生态调度需要考虑社会经济因素的影响，如农业灌溉、工业
用水、发电等，这些因素可能会对生态保护和供水产生制约作用。
未来发展趋势与展望
01
02
03
04
发展智能调度系统
发展趋势
随着全球气候变化和人类活动的影响不断增强，水库多目标生态调度将面临更多的挑战和 机遇。未来，将有更多的学者和研究机构关注这一领域，探索更加科学、合理、可行的多 目标生态调度方案。
02
水库多目标生态调度的理论基础
水库生态调度原理
水库生态调度是以维护生态系统健康和持续发展为 目标，根据水库周边环境和生态系统需求，合理调 整水库运行方式的过程。
生态调度应考虑水量、水质、水生生物多样性、周 边生态环境等因素，通过优化水库运行方案，最大 程度地满足生态系统需求。
生态调度需要考虑不同生态系统的差异性和相互关 系，以实现整体生态系统的平衡和稳定。
水库多目标优化理论
水库多目标优化理论是研究如 何将多个相互冲突的目标函数 进行优化，以实现整体最优解 的理论。
梯级水库多目标生态优化调度研究
梯级水库多目标生态优化调度研究发布时间：2021-05-08T03:33:38.276Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第1期作者：段华兵[导读] 一定要考虑上游水库的调节作用，尤其是年调节水库的调节作用。
新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊宁市 835000摘要：当前，梯级电站的累积生态效应日益加剧，特别是在蓄水期，各水库争相蓄水，下游河道流量大幅减少，严重威胁着鱼类及其他水生生物的生存。
同时，水库作为一种径流调节的工程手段，在实现水能资源的合理高效利用上发挥着重要作用。
随着我国金沙江、雅砻江、澜沧江等流域水库群的相继建成与互联智能电网的有序推进，梯级水库已成为承载多方利益诉求的水资源利用载体，亟需开展多目标优化调度的研究，以有效协调水库防洪、发电、供水、生态等多方面的任务，满足新形势下的调度要求。
关键词：梯级水库；多目标；生态优化调度引言开展梯级水库蓄水期生态调度研究对于减轻水库运行对河流生态的负面影响、保护河流生态健康具有重大意义。
目前，有关蓄水期水库调度的研究大多集中在防洪、蓄水、发电与航运目标的蓄水时机及次序的确定、蓄水时机与蓄水进程的协同优化，考虑生态目标的研究较少，建立考虑发电量和下游河道适宜生态流量改变度的多目标模型，其优化目标为适宜生态流量改变度，无法反映下游河道是否缺水及缺水程度；基于调度图的改进提前蓄水方案，并对方案的生态流量满足度进行评价，但其仅在得到调度方案后对方案进行评价，未进行优化调度计算。
采用生态需水满足度评价河道缺水程度，将生态需水满足度作为生态目标构建考虑生态需求的梯级水库蓄水期多目标生态优化调度模型，可为梯级水库蓄水期生态调度提供参考。
1大型水库蓄水运行后对下游河道水温的影响大型水库蓄水运行后对下游河道水温的影响主要涉及到以下方面具体内容：多年调节水库运行水位对下泄水温有较大影响。
冬季低温时段(12月—翌年3月)，水库下泄水温随着水库水位的升高而升高，随着水库水位的下降而降低，库表水温也表现出相同的规律，库表水温在2.5～5.5℃之间变化;夏季高温时段(5—10月)，则表现出相反的规律，即水库下泄水温随着水库水位的升高而降低，随着水库水位的下降而升高，库表水温则基本不受水位的影响，基本维持在14～16℃之间变化。
水库联合调度优化算法研究
水库联合调度优化算法研究在现代水资源管理中，水库调度优化算法对于保障水资源的合理利用和保护有着至关重要的作用。
随着科技水平不断提升，各种优化算法层出不穷，但是如何在实际生产中运用科技，发挥其最大潜力，仍然是一个难题。
近年来，水库联合调度优化算法得到了越来越多人的关注。
水库联合调度是指多个水库之间通过某种方式协调调度，达到更加合理的水资源利用目的的过程。
在此过程中，如果运用优化算法，可以更加科学的进行调度，充分利用水资源，同时实现供水、防洪等多种目标。
那么，什么是水库联合调度优化算法？其作用又有哪些？水库联合调度优化算法是指以数学和计算机理论为基础，通过对多个水库之间的节水量、供水量、蓄水量等进行优化计算，并且尽可能达到各种调度目标的过程。
相较于传统规则调度方案，水库联合调度优化算法在实际调度中可发挥以下优点：1. 提高资源利用率。
水库联合调度优化算法可以在最小限度内消耗最少的水资源，提高水资源利用率。
2. 提高供水合理性。
联合调度算法在寻求合理供水方案时，会考虑多个水库的存储水量、季节变化、水源引来等因素，确保各地供水质量稳定。
3. 提高灌溉效益。
对于耕地灌溉，水库联合调度的灌溉方案可以基于不同土壤类型、作物类型、地形地貌、降雨情况、温度湿度等条件制定，提高了灌溉效益。
4. 提高防洪能力。
在面对洪灾时，联合调度算法可以及时实现水库泄洪，减轻洪灾危害。
同时泄洪的方案也是移植于历史水文数据的，保证了缺乏数据时的可行性。
在当今形势下，随着水资源枯竭、气候变化等问题，水库联合调度优化算法不仅有着广泛的应用前景，也面临着一些挑战。
首先是算法的可靠性问题。
调度算法是由复杂的数学模型而来，算法的繁琐和复杂导致了许多算法出乎人们的意料。
因此，在设计算法的时候，必须严格检验过程和数据，以保证算法的可靠性。
其次是算法的灵活性问题。
如何根据不同的地理环境，制定不同的联合调度方案，达到针对性调度，加大灵活性，是这类算法亟待解决的问题。
水库多目标生态调度研究进展
水库多目标生态调度研究进展作者：郭文献王艳芳彭文启付意成来源：《南水北调与水利科技》2016年第04期摘要：水库多目标生态调度研究是当前国内外河流生态恢复研究中的热点问题。
综合分析了水库多目标生态调度国内外研究进展，指出了水库多目标生态调度研究存在的问题，提出了水库多目标生态调度研究的发展方向，认为今后水库多目标生态调度研究还需在水库生态调度理论框架体系、水库生态调度目标定量化研究、水库多目标生态调度优化和模拟技术研究、梯级水库多目标生态调度方案效果评价研究以及水库生态调度管理体制等方面进一步加强。
关键词：水库；生态调度；生态修复；河流管理中图分类号：X826 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2016）04-0084-07Abstract：The research on reservoir ecological operation is a hotspot problem in the current river ecological restoration research field.The connotation of reservoir ecological operation was introduced firstly.Based on the concept of reservoir ecological operation，the domestic and foreign research advances of reservoir ecological operation were reviewed.Aiming at the main existent problems in this field，the future development trends of reservoir ecological operation research were put forward.It is suggested that the further study of reservoir ecological operation should be emphasized on aspects of the theoretical framework system，quantitative objectives of ecological operation，multi-objective optimization and simulation technology，effect evaluation of operation schemes and the management system of reservoir ecological operation.It provides the reference for carrying out multi-objective ecological operation of reservoirs in the future.Key words：reservoir；ecological operation；ecological restoration；river management水电工程建设在推动人类社会经济发展同时，也对河流生态系统造成了严重影响，主要表现为：河道萎缩，洪泛区面积减少；水生生物生境破坏，鸟类数量和物种较少；洄游性鱼类数量减少，甚至消失；海水入侵，河口生态环境恶化；外来物种入侵等[1-5]。
调水工程多目标优化调度及方案决策研究
多目标优化问题建模
建立数学模型
根据调水工程系统的特点和目标函数，建立 相应的数学模型，包括输水系统、水库调度 、水力发电等子系统模型。
约束条件考虑
考虑系统运行的约束条件，如水量平衡、水位限制 、电力负荷等，保证系统的稳定和安全。
多目标优化目标
根据实际需求，确定多目标优化的目标函数 ，如总输水量最大、总发电量最大、运行成 本最低等。
不足之处
现有的研究多关注于单一目标的优化调度，如最大供水量、最小弃水量等， 而忽略了多目标之间的协调和平衡。同时，现有的研究多侧重于理论分析， 缺乏实际应用和方案决策方面的研究。
研究内容与方法
研究内容
本研究旨在建立调水工程多目标优化调度模型，综合考虑 多种因素，如社会效益、经济效益和生态效益等，实现水 资源的可持续利用和工程的可持续发展。具体研究内容包 括
针对不同的调度方案，进行综合评价和分析，提出最优的 调度方案，为决策者提供科学依据。
研究方法
本研究采用理论分析和实际应用相结合的方法，首先进行 文献综述和分析，了解国内外研究现状和进展；然后建立 适合调水工程的多目标优化调度模型，并进行算法研究和 系统开发
02
调水工程调度模型构建
调水工程调度特点与原则
应用效果评估
通过实际运行数据，评估调水工程多目标优化调度的应用效果， 包括输水效率、供水量、水质等方面的指标。
环境影响评估
分析调水工程对周边环境的影响，包括生态保护、土地利用、移 民安置等方面的影响。
06
结论与展望
研究结论与创新点
1 2 3
建立了多目标优化调度模型
该模型综合考虑了调水工程的多个目标，如供 水保证、成本最低、环境影响最小等，并采用 了先进的优化算法进行求解。
水库联合调度提高防洪效能技术规程编制方案制定思路与方法设计优化提升
水库联合调度提高防洪效能技术规程编制方案制定思路与方法设计优化提升水库的联合调度在防洪方面起着至关重要的作用。
为了提高防洪效能，制定一套科学的技术规程以优化水库联合调度方案是非常必要的。
本文将探讨水库联合调度提高防洪效能技术规程编制方案的制定思路与方法，以及设计优化的途径。
一、制定思路与方法1. 收集相关资料：首先，我们需要收集与水库联合调度和防洪有关的资料，包括历史洪水数据、流域的地理环境和降雨情况等。
这些资料将为我们制定科学合理的技术规程提供参考。
2. 分析现有问题：通过对已有水库联合调度方案的分析，我们可以找出存在的问题和不足之处。
例如，是否存在调度决策滞后、信息传递不及时等问题。
通过分析问题，我们可以确定改进的方向。
3. 制定目标：在制定技术规程之前，我们需要明确目标。
例如，我们的目标可能是提高水库的洪水容纳能力、减少下游的洪水峰值等。
明确目标有助于我们制定出合适的方案。
4. 设计调度模型：为了制定科学的技术规程，我们需要建立合理的调度模型。
该模型应考虑多个因素，如来水量、降雨情况、流域特征等。
通过模型，我们可以模拟各种情况下的调度方案，并评估其效果。
5. 优化算法选择与应用：为了得到最佳的调度方案，我们需要选用适当的优化算法。
例如，可以采用遗传算法、粒子群算法等来进行调度方案的优化。
这些算法可以根据不同的目标函数来搜索最优解。
二、设计优化提升1. 多目标优化：水库联合调度往往涉及到多个目标的优化，例如防洪与发电之间的平衡。
在设计调度方案时，我们应该考虑多个目标，并进行适当的权衡。
可以使用多目标优化方法，如权重法、多目标遗传算法等，来获得在多个目标下的最佳调度方案。
2. 实时数据更新：为了保持调度方案的实时性，我们需要将实时数据纳入考虑。
例如，可以建立实时监测网络，及时获取来水量和降雨等数据。
这些数据可以用来更新调度模型，并根据最新数据进行调度决策。
3. 考虑不确定性：水库联合调度受到许多不确定因素的影响，如降雨预报的准确性等。
石佛寺水库多目标调度研究
３ 扼制水 质恶化 提 高供 水质量
石佛寺水库是典型的河道平原型水库 ，蓄水 试验 工程具有 蓄水深度 浅、 水体分布面积广 ， 除主 河道 水体外 的大部分缓流 区具有水体流动性 差等
以上工程的实施对于保护珍稀禽 鸟类、调 蓄
５ 减 少 水 库 泥 沙 淤 积
辽河是一条 多泥沙河流 ，自水库投入运行 以 来， 闸前 闸后淤积 问题较为严重 ， 随着水库 蓄水试 验应急防护工程、 生态建设荷花种植工程的实施 ， 水库淤积问题将会更加突出。为有效减少水库泥 沙淤积 ， 除采取必要 的工程措施外 ， 过适时 、 通 科 学、 合理 的调度运 用水库 ， 对延长水库 使用寿命 ， 保证泄洪闸运 用安全 ，发挥水库防洪效益 同样具 有重要意义。 通过调整运用不 同的泄洪 闸门 ， 或开 启不 同的 孔数 ， 同 的高 度 ， 少 闸前 闸后泥 沙淤 不 减 积 成为可能 ， 通过 ２０ 年 以来的实际运 用 ， 果 ０９ 效 较为明显。尤其是 ２ １ 年 ， ００ 石佛寺水库 发生中等 量级 洪 水 ， 当入库 洪 水 进 入 退水 阶段 ， 由于 洪 峰 已 经过去 ， 水位在蓄泄 平衡点达到最高后开始下降 ，
控制水体 富营养化改善水质 ， 可采取如下措施 ：
１ 充分运 用水动 力学原 理 ， ） 改变污染物 在水 库 中的输移和 扩散 规律 以及 营养 物浓 度场 的分 布 ，从而影响生物群落 的演替和生物 自净作 用的
变化 。 ２ 在 一 定 的 时 段 内 降低 坝 前 蓄 水位 ， 缓 流 ） 使
６ ）
・
６ ・ ６
下 游 防 洪 目标 安 全 是 水 库 控 制 运 用 的根 本 。水 库
多目标综合利用水库优化调度模式研究
２２ ｍ， ４ ． 相应库 容 ４ ５ 万 ｍ ， 限水 位 ２ ８ ｍ， 应库容 ４ ２． ８ ３ 汛 ４． 相 Ｏ
８ ０万 ｍ３ ７
应库容 ３ ７ 万 ｍ ， ０７ ， 汛限水位 ２ １ ｍ 相应库容 ３３ 万 ｍ 。 ３． ， ５ ２７ ３
放水 洞以 ２ ｍ３ 流量放 水灌溉水 稻 。 ． ／ ５ ｓ
根据 中长 期 天气 预报 ， 专家 评估 ， 内无 大 的 降雨 经 年
过程 ， 为节约水库水资源 ， 在水库水位超过最优水位 、 低于
汛 限水 位时 ， 应审慎 启动本调 度方 案 。 水 库水位 达到 本调度 方案 规定 的水位 时 ， 向县 防指 须
水利建设 与管理 ・０ ０年第 ２期 ２１
５ ３
张 成敏 王德 明 杨 德 同
（ 莒县 小仕 阳水 库 管理处 ２６ ２ ） ７ ５６
【 摘 要 】 本文提 出了综合利用水库的多 目标优 化调度 的模 式 ， 并将该模 式应用于综合利用水库优化调度过程 中，
以水库现有水 雨情为分析基础 ， 根据科 学预报 的结果 ， 提前通过 电站小流量 、 时间预 泄， 空部分 库容 ， 长 腾 迎接未来 可能发生的一定 频率降雨， 避免或减少 因溢洪道 泄洪弃水所造成 的水资源浪费。并 以莒县青峰岭、 小仕 阳、 山三座 峤 大 中型水库在 ２ ０ ０ ９年 ７月 １ ５日的一次 降雨为例 ， 绍 了水库在 汛期 多 目标综合利用优化调度 中的经验 与做法。 介
【 关键词 】 综合利用水库
水雨情分 析 优化调度 亿 。全 县 ｌｋ 以上 河 流 有 ２ Ｏｍ ６条 ， 形成 ２ ０多 ｋ 防 ６ ｍ 洪 堤 防 。 沐 河贯 穿 全 县 南 北 ， 内流 域 面 积 １ １ ． ｍ 县 ７ ８４ ， ｋ
钱塘江梯级水库中长期多目标联合优化调度研究
0 引言水库作为一种径流调节的工程手段，在实现水能资源的合理高效利用上发挥着重要作用[1]。
随着我国水电行业的飞速发展，大批电站水库相继建成和投入使用，各大流域逐步形成了梯级水库群的格局[2，3]。
科学开展梯级水库群联合优化调度研究，对于提高水资源利用效率增发电量、发挥梯级水库群的综合效益最大化具有重要的科学意义和应用价值[4–6]。
新安江和富春江水库是钱塘江流域重要的两座梯级电站，也是华东电网的主力调峰电厂，担负着华东电网的调峰、调频、事故备用等任务，对电网的安全、稳定运行起着重要作用。
但在初设阶段，各水库根据防洪标准确定设计洪水及防洪库容，并没有考虑梯级水库的联合调度问题[7]。
此外，传统的调度模型已无法满足水库群防洪、发电、灌溉及生态综合效益最优等需求，以往的调度方式难以适应当前复杂水库群运行管理的实际需要[8，9]。
鉴于此，本研究以钱塘江流域中上游河段为研究对象，以“新安江—富春江”梯级水电站为调控主体，根据钱塘江梯级水电站实际需求，建立协调发电量及弃水量的梯级水库联合调度模型，以DPSA算法求得不同典型年的最优运行策略，为钱塘江流域梯级水库调度运行工作提供决策参考。
1 研究区域及数据资料1.1 梯级水电站资料新安江水库位于钱塘江上游，是钱塘江流域最大的控制性枢纽工程，水库总库容216.3亿m3，防洪库容9.47亿m3，是以发电为主，兼有防洪等综合利用效益的大（1）型水库。
富春江水库位于新安江水库下游的钱塘江干流富春江上，水库总库容8.76亿m3，防洪库容仅0.78亿m3，是以发电为主，兼有航运、灌溉等综合利用效益的大（2）型水库，二者担负着华东电网一定的调峰、调频和事故等任务，各水库电站的基本参数如表1所示。
按电站设计，富春江水库为日调节水库，不承担防洪、滞洪任务。
富春江坝址洪峰流量的削减，主要取决于上游新安江水库对兰江洪水的错峰调节。
因此需要通过实施新安江、富春江水库联合调度，在汛期洪水来临前新安江水库预腾库容，为下游富春江水库洪水错峰，保障下游河段防洪安全。
水库群联合优化调度方案研究
水库群联合优化调度方案研究摘要：本研究基于水库群聚合虚拟法、利用逐步优化算法,制定了聚合虚拟水库的联合供水调度方案,并采用分水比例法确定了各成员水库共同供水任务的分配比例。
结果表明:该方案可满足各类型的用水需求,利用该优化调度模型可制定科学合理的水库联合供水优化调度方案,将优化计算结果与实际调度结果进行对比分析，优化调度模型在提高补水量的发电效率、缓解电量损失方面具有优势，可为枯水期水量统一调度方案的制定提供借鉴。
从而为该地区的水资源配置提供参考。
关键词：水库群;联合供水;优化调度前言：20世纪60年代以来，国内外诸多学者对水库优化调度理论和方法进行了研究，但主要是针对单个水库或单个目标开展工作。
进入21世纪以来，随着大批水库电站的建成和投入使用，中国已形成了一批巨型水库群，如黄河上游、长江上游、第二松花江、三峡梯级和清江梯级水库群等，中国水电工程已经进入了由建设到管理运行的关键转型期，国家能源发展战略规划对中国的水电发展提出了新的要求，因此开展水库群联合调度是顺应“节能发电”与“洪水资源化”的时代需求，具有重大的理论价值和现实意义。
近年来，随着水文气象预报精度的提高、系统决策科学理论的日益完善和计算机软硬件技术的快速发展，为水库群联合优化调度创造了条件。
由于入库径流的随机性，决策过程的动态性、实时性和数学模型、优化技术的局限性，使得水库调度决策问题呈现出非结构化的特点，水库群联合调度决策是一个非常复杂的过程。
从不同的角度分类，水库调度决策可分为很多不同类型。
按水库的功能目标可分为防洪调度、兴利调度和综合利用调度;按水库数量可分为单库调度、梯级水库调度和水库群联合调度;按调度周期可分为短期调度和中长期调度;按调度方式可分为常规调度和优化调度。
本文重点综述近年来国内外库群联合优化调度方法研究应用进展，并探讨今后库群联合调度的发展趋势。
一、水库群联合调度原则和目标函数1.1 联合调度的基本原则对以防洪为主的水库群，应采用补偿方式调度，一般以梯级水库的上游水库或距防洪保护区较远的并联水库先行补偿，使控制洪水比重较大、对洪水的调节能力较高、距下游防洪保护区较近的水库最后控制泄量;对以灌溉及供水为主的水库群，以总弃水量最小拟定各个水库的蓄放水次序，梯级水库上游水库应先蓄水后供水，库群中如有调节能力高、汛期结束较早的水库应先蓄水，在供水期按总供水要求进行补偿调节;对于以发电为主的水库群，在满足系统正常供电要求的前提下，以总发电量最大拟定各个水库的蓄放水次序，梯级水库上游水库一般应先蓄水后供水;对并联水库则需采用一些方法(如判别式法、库容效率指数法)，根据各库具体情况判别来确定最佳的蓄放水次序。
科技成果——长江上游梯级水库群多目标联合调度技术
科技成果——长江上游梯级水库群多目标联合调度技术技术开发单位长江勘测规划设计研究有限责任公司等研究背景长江横跨我国西部、中部和东部，沟通内陆和沿海，幅员辽阔，是我国经济社会发达地区之一。
目前，我国水利水电工程已从大规模建设阶段进入到综合运行管理的转型关键期，对流域水利支撑能力提出了新的更高的要求。
长江上游流域梯级水库群联合调度问题因素众多、情况复杂，水利水电工程运用外部条件逐渐发生变化，正朝着多尺度、多层次、多目标方向发展，其优化运行从单一时空尺度、单目标最优转变为可变时空尺度下防洪、供水、生态、发电及航运综合效益最优，同时面临来自水文气象、调度模式、供需矛盾、电网拓扑结构等诸多方面的影响和风险。
因此，本项目围绕长江上游水电绿色发展重大战略需求，突破水库群防洪、发电、供水、生态、应急等综合调度的理论障碍，攻克共性支撑技术瓶颈，形成自主知识产权和核心技术，确立水库群多目标调度的理论基础、技术架构与标准体系，引领国际先进水平，全面提升我国防洪减灾及水资源安全保障能力。
拟解决的关键问题（1）多阻断大流域非一致性水文预测预报技术难题；（2）梯级水库群防洪、供水、生态、发电四大基本调度的协同耦合问题；（3）梯级水库群联合蓄放水调度及应急调度两大焦点问题；（4）梯级水库群多目标调度模型集成及应用平台开发问题。
研究内容（一）水库群多区域协同防洪调度研究与建模分析了长江流域重点防洪区域防洪能力现状和相应防洪控制站的行洪控制指标，在现行规程规范的基础上，研究提出了水库群防洪库容分配原则、分配方案和水库群汛期运行水位动态控制域计算方法，构建了面向多区域协同的水库群防洪调度模型的拓扑结构和功能模块。
（二）水库群跨区发电调度协同优化技术开展了梯级电站多模式日前发电计划编制研究，提出了发电计划编制理论和方法，以清江梯级为试点进行了应用，实现了发电计划编制与厂内经济运行无缝嵌套耦合，并继续推广到上游水库群。
（三）多目标模型集成框架开展了发电、防洪、供水、生态、航运等目标的特性分析，并提出了不同目标间的合理组合方式，在此基础上，结合区域、河道、站点、水库等调度要素的约束要求，建立了长江上游水库群全周期调度模型框架。
水库联合调度提高防洪效能技术规程编制方案制定思路与方法设计优化提升
水库联合调度提高防洪效能技术规程编制方案制定思路与方法设计优化提升随着城市化进程的不断推进，洪灾对城市的威胁也越来越大。
为了保护人民的生命财产安全，水库联合调度成为了一项重要的防洪举措。
然而，在制定水库联合调度技术规程编制方案时，需要仔细考虑调度思路与方法的设计优化，以提高其防洪效能。
本文将探讨水库联合调度提高防洪效能的技术规程编制方案制定思路与方法设计的优化策略。
一、调度思路的制定水库联合调度的核心是协调多个水库之间的蓄水、泄洪和引水等措施，以达到防洪的目的。
在制定水库联合调度技术规程编制方案时，应考虑以下几个关键因素。
1.1 水库容量与泄洪能力的评估首先，需要对各个水库的容量和泄洪能力进行全面评估。
根据历史洪水数据和水库运行情况，确定每个水库的蓄水位和最大泄洪流量。
这样可以为联合调度提供基础数据，确保调度方案的可行性和灵活性。
1.2 洪水预警系统的建设其次，应建立洪水预警系统，及时掌握洪水情况并进行预测。
洪水预警系统可以通过监测雨量、水位和水质等数据，利用数学模型对未来洪水进行预测，从而提前做好调度准备，减少洪灾损失。
1.3 考虑上下游水库的关系水库联合调度需要考虑上下游水库之间的协作关系。
通过制定合理的调度方案，协调上下游水库的防洪措施，以最大限度地减少洪水对下游地区的影响。
具体方案可以根据历史数据、水文模型和水流动力学模拟进行优化。
二、调度方法的设计优化除了调度思路的制定，水库联合调度的方法设计也是提高防洪效能的关键。
2.1 多目标优化水库联合调度涉及到多个目标，如防洪、供水、发电等。
为了协调各个目标之间的矛盾，可以采用多目标优化方法，通过建立多目标决策模型，找到最优的调度方案。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法等。
2.2 模型建立与验证为了准确地模拟水库的调度过程，需要建立水文模型和水流动力学模型，并将其与实际数据进行验证。
模型的建立应考虑水库的特点和调度要求，以及水文水资源模型、水力水资源模型等方面的因素。
梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究的开题报告
梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究的开题报告
梯级水利枢纽是指由多个水电站、水库和输变电设施构成的水利工程群体，通过多段水位水头的积蓄和利用，实现大规模水能和电能的调峰调节与供应。
针对梯级水
利枢纽优化调度问题，多尺度多目标联合优化调度研究是一项关键技术，对于提高梯
级水利枢纽的水电资源综合利用效益、促进地区经济发展具有重要意义。
本研究旨在设计一种基于多尺度多目标联合优化的梯级水利枢纽调度模型，通过引入多潮流、多时间尺度、多目标约束等因素，构建具有网络优化、多目标优化、动
态规划等特点的梯级水利枢纽联合调度算法。
研究内容及方案如下：
1. 确定梯级水利枢纽调度特点和多目标约束
分析梯级水利枢纽调度的特点和目标，包括水电能量平衡、水位保证、设施调度等，拟设计多目标优化模型，确定区间目标值及其权重。
2. 构建梯级水利枢纽联合调度算法框架
通过网络优化、多目标优化、动态规划等技术手段构建梯级水利枢纽联合调度算法，包括数据预处理、模型建立、求解及结果输出等环节。
3. 验证与分析优化调度算法的有效性
根据实际数据和情景，对设计的优化调度算法进行验证与分析。
通过模拟优化算法与传统调度相比，验证算法的优越性和有效性，以及应用结果的可靠性和精度。
4. 建立模型文档和推广应用
撰写模型研究文档，包括理论推导、算法构建、仿真结果与分析等内容，并将所设计的多尺度多目标联合优化调度算法应用于梯级水利枢纽的实际调度工作中。
本研究将借助 MATLAB、Python、GAMS 等软件开发调度算法，并借鉴已有研究成果和现有优化算法思路，提高梯级水利枢纽的调度效益和综合利用水电资源的效率。
引汉济渭工程黄金峡水库多目标调度模拟研究
响着水库的水位。 一旦确定了上游水位，就可以通过
水量平衡方程确定可用水量。 下游水位与水库的下泄
流量相关，就水电站而言，下泄流量增加将导致下游水
位上升，水头降低。 相反，对于泵站，出流量增加将导
致上游水位变低，从而导致调水水头升高。 因此，这两
个目标函数有明显冲突。 调水量目标函数为
Ｔ
∑ ｆ１ ＝ ｍａｘ Ｑｗｄｔ Δｔ
黄金峡水库位于汉江干流，是一个多目标水库，主 要承担供水、发电、防洪和航运任务。 该水库通过泵站 直接提水，调度期 Ｔ 是 ７ 月至次年 ６ 月（ 月份用 ｔ 表 示） ，调水情况分为近期（２０２５ 年） 年调水 １０ 亿 ｍ３ 和 远期（２０３０ 年） 年调水 １５ 亿 ｍ３ 两种。 黄金峡水库、水 电站、泵站的基本参数见表 １。
【 工程勘测设计】
引汉济渭工程黄金峡水库多目标调度模拟研究
肖 瑜１，罗军刚２，燕军乐１
（１．陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西 西安 ７１０１００； ２．西安理工大学 省部共建西北旱区 生态水利国家重点实验室，陕西 西安 ７１００４８）
摘 要：引汉济渭工程是为缓解陕西关中地区缺水问题所规划的调水工程，黄金峡水库作为主要水源，有必要对黄金峡水库运行调 度进行模拟研究。 在引汉济渭工程年调水 １０ 亿 ｍ３ 和 １５ 亿 ｍ３ 两种情况下，以允许调水量为前提，选择枯水年的来水资料，通过建 立调水量和发电量最大两个目标函数，利用 ＮＳＧＡ－ＩＩ 算法求解多目标优化问题，获得了黄金峡水库在枯水年的多目标均衡解，揭示 了调水和发电目标之间是矛盾的，分析了枯水年黄金峡水库的综合效益。 关键词：多目标优化；水库调度；调水；发电；综合效益；引汉济渭工程 中图分类号：ＴＶ２１３．９ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２１．０７．０２７ 引用格式：肖瑜，罗军刚，燕军乐．引汉济渭工程黄金峡水库多目标调度模拟研究［ Ｊ］ ．人民黄河，２０２１，４３（７） ：１４１－１４４．
水库多目标生态调度研究进展
水库多目标生态调度研究进展随着人类社会的快速发展和人口增长，水资源的供需矛盾日益尖锐，水资源的保护和可持续利用问题日益引起人们的关注。
水库作为重要的水资源储备和调节设施，在确保水资源供应的同时，也面临着生态环境保护和可持续利用的压力。
水库多目标生态调度研究旨在寻求一种综合考虑水资源供应和生态环境保护，实现水库可持续利用的方法与模式。
一、水库生态调度研究的背景水库是治理河流洪涝、防止干旱、提供灌溉和发电等方面的重要设施，但同时也会对河流的生态环境和社会经济造成影响。
过去，人们通常将水库管理和调度仅用于优化水资源供应，而忽视了水库调度对生态环境的影响。
随着环境保护意识的不断提高和对生态环境保护需求的不断增加，以及水资源短缺的情况日益尖锐，如何在保障水资源供应的同时，兼顾水生态系统和社会经济发展的需求，成为当前水利领域亟待解决的问题。
二、水库多目标生态调度的含义和特点多目标生态调度是指在满足水资源供应的基础上，同时优化水库调度方案，以达到最优的水资源利用效益、水生态系统服务效益和社会经济效益的统一。
它与过去仅强调水资源供应和经济效益的单目标调度有很大的不同。
水库多目标生态调度旨在最大化水库的综合效益，需要综合考虑水库的各项指标和不同的因素，如水资源供应、水文环境质量、农业灌溉、生态环境保护、防洪调度及出力计划等，从而在不损害生态环境保护和社会经济的前提下，达到最优水资源利用效益。
三、水库多目标生态调度的技术路线和方法1、建立适用于多目标调度的水库水文模型，包括水文预测模型和水动力模型。
水文预测模型可用于预测水库来水、水位等水文变量，水动力模型则可用于模拟水库内水动力变化以及模拟水库受影响河段的水文动态。
2、确定水库的各项指标和约束条件，包括水位和来水限制、供水保障、灌溉需求、生态环境保护等。
3、选择合适的优化算法，如线性规划、非线性规划、遗传算法、模拟退火等方法，对水库调度方案进行优化，以实现多目标调度。
多目标水利工程调度方法研究
多目标水利工程调度方法研究标题: 多目标水利工程调度方法研究引言:水利工程调度是指在一定时间范围内，对水资源进行合理的分配和利用，以满足社会、经济和生态环境的需求。
传统的水利工程调度方法往往只考虑单一目标，如最大化灌溉效益或最大化发电收益。
然而，随着社会和经济的发展，多个目标同时需要被优化，因此研究多目标水利工程调度方法显得尤为重要。
本文将介绍一些常见的多目标水利工程调度方法，并讨论其优劣及应用前景。
方法一: 多目标优化算法多目标优化算法是一种常用的多目标水利工程调度方法。
该方法通过将多个目标转化为数学模型，并采用优化算法进行求解。
其中，常见的多目标优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这些算法能够搜索到一组在多个目标下都相对优化的解，从而为决策者提供多种选择。
然而，由于这些算法的计算复杂度较高，需要大量的计算资源和时间，并且容易陷入局部最优解。
方法二: 适应性权衡方法适应性权衡方法是另一种常见的多目标水利工程调度方法。
该方法通过将多个目标进行加权得到单目标函数，并采用传统的单目标优化算法进行求解。
在此过程中，决策者需要根据实际情况对不同目标进行适当的权衡。
与多目标优化算法相比，适应性权衡方法计算简单快速，且易于理解和应用。
然而，由于不同目标之间的关联性未能完全考虑，其结果往往难以满足多目标的复杂需求。
方法三: 协同优化方法协同优化方法是一种新兴的多目标水利工程调度方法。
该方法通过考虑多目标之间的关联性，寻求统一的解决方案。
在协同优化方法中，各目标之间的关联性被视为一种约束条件，通过引入约束处理技术，可以实现优化解的全局最优性。
目前，协同优化方法在多目标水利工程调度中的应用仍处于起步阶段，但其具有较强的理论基础和良好的应用前景。
结论:多目标水利工程调度是一个复杂而重要的问题，需要综合考虑多个目标和约束条件。
本文介绍了三种常见的多目标水利工程调度方法，分别是多目标优化算法、适应性权衡方法和协同优化方法。
基于多目标的梯级水库调度方案研究_1
基于多目标的梯级水库调度方案研究发布时间：2021-04-20T08:41:26.723Z 来源：《基层建设》2020年第32期作者：王红东[导读] 摘要：水库通常承担着供水、发电、防洪、生态、航运等一种或多种任务，而运行期内水库调度的关键是充分发挥水库的综合利用效益。
新疆华电沙尔布拉克水电有限责任公司新疆 830000摘要：水库通常承担着供水、发电、防洪、生态、航运等一种或多种任务，而运行期内水库调度的关键是充分发挥水库的综合利用效益。
因此，水库承担多种任务时应协调处理不同目标之间的调度关系，并且充分保障主要目标的实现。
长期以来，水库调度领域的关注重点及难点是水库调度多目标决策理论与方法。
对于非劣解问题的求解，水库多目标调度模型通常依靠经验选择可行的调度方案，但该方案往往并非最佳，运用合适的评价模型有利于决策者选择成效性更强、合理性更高的调度方案。
因此，继非劣解集求解技术及多目标调度模型研究后，构建适用于多目标调度方案优选的高效性、合理性评价模型逐渐成为亟待解决的问题。
关键词：多目标调度；梯级水库；调度方案引言水库通过拦蓄、调节天然径流，能有效缓解区域干旱、洪涝等自然灾害，对水资源高效利用具有重要作用。
传统的水库调度规则较少考虑预报信息，导致调度决策偏保守。
随着水文预报技术的发展，耦合预报信息的水库调度研究逐渐增多。
基于水库建立了水库防洪预报调度模型，不仅提高了水库上下游的防洪安全性，而且增加了洪水资源的利用率。
提出了考虑洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法，制订考虑预报信息的汛限水位实时控制方案，不但没有降低原设计防洪标准，而且增加了水库蓄水量与发电效益。
1实例分析南城子水库、柴河水库和清河水库均为大型水库，为推动辽河流域的高质量发展必须做好梯级水库的调度工作。
梯级水库综合效益的发挥直接受到水库汛末蓄水的影响，而协调好蓄水、发电、防洪等目标属于蓄水进程和蓄水时机的根本依据。
因此，可以利用多目标调度问题等效于南城子、柴河、清河梯级水库的蓄水调度。
汉江上游梯级水库多目标联合调度研究的开题报告
汉江上游梯级水库多目标联合调度研究的开题报告一、选题的背景和意义汉江上游梯级水库是中国重要的水资源调度区域，其中包括三峡、巫山、小三峡等大型水库。
这些水库对汉江流域的经济发展和生态环境起着至关重要的影响。
由于水库对水资源的储存和调度具有一定的时间滞后性，因此，在实际运行中需要采用适当的调度方法以保证水库正常供水、发电和防洪功能。
多目标联合调度是指在满足多个目标的前提下，通过协调不同水库的调度方案以达到最优结果的技术手段。
在汉江上游梯级水库调度中，需要考虑的目标包括但不限于：保护生态环境、保证供水、保证发电、保证防洪等。
如何在不同的目标之间实现权衡和平衡，以及如何考虑不同水库的协同调度，是汉江上游梯级水库多目标联合调度的核心问题。
因此，在国家“一带一路”发展战略的推动下，本研究旨在通过对汉江上游梯级水库多目标联合调度研究，为中国流域水资源管理和调度提供科学技术支撑，促进区域经济和社会可持续发展。
二、研究的目标和内容本研究旨在开展汉江上游梯级水库多目标联合调度研究，主要包括以下内容：1. 构建汉江上游梯级水库调度模型：基于水库的物理特性和实际运行情况，建立汉江上游梯级水库调度模型，包括短期、中期和长期调度模型。
2. 确定调度目标和优先级：分析汉江上游梯级水库调度的不同目标和优先级，明确各项目标的重要性和影响因素，并综合考虑在多目标调度中的相对重要性。
3. 建立多目标联合调度模型：在确定调度目标和优先级的基础上，建立汉江上游梯级水库多目标联合调度模型，并采用有效的算法进行求解。
4. 模型应用和分析：将建立的多目标联合调度模型应用于实际汉江上游梯级水库调度中，对模型的优化效果和调度方案的实际运行效果进行评价和分析。
三、研究的方法和技术路线本研究采用以下方法和技术路线：1. 文献调研法：通过查阅有关汉江上游梯级水库调度的相关文献资料，了解不同研究方法和技术路线，为本研究提供理论依据和方法借鉴。
2. 实地调研法：通过实地调研汉江上游梯级水库，了解水库的物理特性和实际运行情况，为建立调度模型提供实际数据支持。
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Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2017, 6(2), 125-137 Published Online April 2017 in Hans. /journal/jwrr https:///10.12677/jwrr.2017.62016文章引用: 马旭, 白涛, 秦涛, 畅建霞. 水库和泵站群的多目标联合调度研究[J]. 水资源研究, 2017, 6(2): 125-137.Multi-Objectives Joint Operation of Reservoirs and Pumping StationsXu Ma 1, Tao Bai 1, Tao Qin 2, Jianxia Chang 11Key Laboratory of Northwest Water Resources and Environment Ecology, Xi’an University of Technology, Xi’an Shaanxi 2Hanjiang-to-Weihe River Basins Water Diversion Project Construction Co. Ltd., Xi’an ShaanxiReceived: Mar. 23rd , 2017; accepted: Apr. 11th , 2017; published: Apr. 14th, 2017AbstractTo verify the rationality of the design value in the design report and improve the water use efficiency, the feasibility of the preliminary operation mode, the Huangjinxia and Sanhekou reservoirs and pumping stations of the water diversion project from the Han to the Wei River were selected as the targets in this paper. Multi-objective joint operation model with the largest amount of water transfer and the maximum power generation is established and solved by NSGA-II. To highlight the advantages of optimizing the model, conventional operation model was established as a comparison model. Moreover, reasonability of design value is certified and feasibility of the initial operation rule is revealed by model analysis and calculation. Results showed that the multi-objective joint operation improved the runoff utilization effi-ciency and increased the amount of water and power generation. Achievements obtained multi-objective equilibrium solution of reservoirs with different typical years, which provided a technical support for the operation of reservoirs and pumping stations, and provided the theoretical basis for reservoirs mul-ti-objective operation.KeywordsReservoirs, Multi-Objective Operation, Equal Flow Discharge, NSGA-II, Typical Year水库和泵站群的多目标联合调度研究马 旭1，白 涛1，秦 涛2，畅建霞11西安理工大学，西北旱区生态水利工程国家重点实验室，陕西 西安 2陕西省引汉济渭工程建设有限责任公司，陕西 西安收稿日期：2017年3月23日；录用日期：2017年4月11日；发布日期：2017年4月14日作者简介：马旭(1994-)，女，陕西咸阳人，在读硕士，主要从事水资源系统工程方向。
水库和泵站群的多目标联合调度研究摘要为了验证设计报告中设计值的合理性及初拟运行方式的可行性，提高水资源利用效率，本文以引汉济渭工程调水区黄金峡水库和三河口水库及其泵站群为研究对象，建立了兼顾调水量最大与梯级发电量最大的多目标优化调度模型，采用NSGA-II求解模型。
同时，为了凸显优化模型的优越性，建立求解了常规调度模型作为对照模型。
通过模型分析计算，论证了设计值的合理性，揭示了初拟调度运行方式的可行性。
结果表明：多目标联合优化调度提高了径流利用程度和利用效率，显著增加了调水量和发电量。
研究成果获得调水区水库群不同典型年的多目标均衡解，为引汉济渭调水区水库群及其泵站的运行提供了技术支撑，为实现水库群多目标运行调度提供理论依据。
关键词水库群，多目标调度，等流量，NSGA-II，典型年Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言跨流域调水是缓解水资源供需矛盾，改变水资源时空分配不均的有效措施。
目前国内外已有很多调水规划，如美国加利福尼亚调水工程[1]，澳大利亚雪山调水工程[2]及中国南水北调工程[3]。
引汉济渭工程是为解决陕西关中地区所规划的调水工程，它将汉江丰沛的水资源通过黄金峡、三河口水库群、泵站群调配到水资源短缺的关中地区，以缓解关中地区的水资源短缺问题，促进社会经济可持续发展。
针对引汉济渭工程前期规划的研究成果较多。
2005年，许晓等对陕西省南水北调工程中线调水规划进行研究[4]；2011年，朱兴华开展引汉济渭工程调水区的联合调度研究，调度结果较好的满足了受水区要求[5]；2011年，畅建霞等对引汉济渭调水工程水资源配置进行研究[6]；2013年，张克强等对引汉济渭调水工程水资源管理问题进行了探讨[7]；2015年杨柳等开展基于引汉济渭工程的跨流域调水与受水区多水源联合供水模拟研究，结果表明引汉济渭工程实施对受水区具有重要意义[8]；2016年，马永胜等基于引汉济渭工程的水库联调系统的开发与应用，确定了引汉济渭各水库的调度运行方式[9]。
前期对引汉济渭工程的诸多研究着重于理论研究和探索层面，主要集中在水资源模拟配置、单目标调度等方面，缺乏在规划设计审批确定的条件下开展水库群、泵站群多目标的联合调度研究。
2015年5月，引汉济渭工程初设获批及项目建议书通过水规总院咨询，拉开了工程施工建设的序幕。
目前，黄金峡、三河口水库群、泵站群正如火如荼地建设，对于调水区的水库群、泵站群而言，缺少明确有效的优化调度规则和运行方式。
鉴于此，本文以引汉济渭调水区黄金峡、三河口水库群、泵站群为研究对象，建立常规和多目标优化模型，分别采用等流量和NSGA-II求解调度模型，以论证优化调度较常规调度的优越性，揭示调水区各调控目标之间的量化规律。
研究成果对于提高供水保证率、优化受水区水资源的配置，实现水资源的高效、可持续利用。
为引汉济渭黄金峡、三河口水库及其泵站的运行提供了技术支撑，为引汉济渭调水区黄金峡、三河口水库联合调度运行提供了参考依据。
2. 问题描述2.1. 工程概况及规划引汉济渭工程分为调水工程、输配水工程两大部分。
调水工程由调水区水库群、泵站群及秦岭隧洞组成，水库和泵站群的多目标联合调度研究包括位于陕南汉中盆地以东的洋县境内汉江干流的黄金峡水库及其泵站，地处佛坪县与宁陕县交界的子午河中游的三河口水库及其泵站；秦岭输水隧洞以汉江干流黄金峡水利枢纽的泵站抽水池为起点，出口设置在秦岭北麓渭河支流的黑河金盆水库下游黄池沟，其中，黄三段起点接黄金峡泵站出水池，终点位于三河口水利枢纽坝前约300 m处右岸的控制闸，越岭段，起点接输水隧洞控制闸，终点位于渭河支流的黑河金盆水库下游黄池沟。
根据引汉济渭工程的《受水区水资源配置》专题报告确定引汉济渭工程受水区内为渭河两岸的城市群工业和城镇、农村生活供水；受水区外为冯家山灌区、石头河灌区、宝鸡峡塬上灌区、宝鸡峡塬下灌区、羊毛湾灌区、金盆水库灌区、交口抽渭灌区。
引汉济渭工程示意图如图1所示。
引汉济渭各水库、泵站参数如表1。
本阶段研究中将黄金峡水库作为径流式水库。
在调水过程中，黄金峡Figure 1. Schematic diagram of water diversion project from Hanjiang River-to-WeiheiRiver图1. 引汉济渭工程示意图Table 1. Characteristics of reservoir and hydropower station表1. 水库电站特征参数水库名称黄金峡三河口水库参数正常蓄水位/(m) 450 643 死水位(m) 440 558 总库容亿(m3) 2.29 7.1 调节库容亿(m3) 0.92 6.49 生态流量25 m3/s 2.7 m3/s泵站特征参数装机容量(MW) 129.5 27 装机台数(台) 7 3电站特征参数装机容量(MW) 135 45 保证出力(MW) 8.6 2 设计流量(m3/s) 435.3 72.71 加权平均水头(m) 36.5 82.8水库和泵站群的多目标联合调度研究处为坝前泵站抽水，供水流量不参与发电；三河口水库作为为年调节水库，泵站为自流供水不耗能，并且供水可用于发电。
根据国家发展和改革委员会对引汉济渭工程项建阶段的批复意见(发改农经[2011]1559号文)：引汉济渭工程规划近期多年平均调水10亿m 3，远期在南水北调中线后续水源工程建成后，多年平均调水15亿m 3。