水库群调度范文（精选9篇）
水库群调度 第1篇
水库优化调度一个带等式和不等式约束的非线性优化问题。目前, 求解水库优化调度问题常用的方法有动态规划法(DP)、逐步优化算法(POA)和遗传算法(GA) 等。但这几种算法在求解水库优化问题时存在缺陷[1]。如动态规划随着求解问题规模的扩大易陷入维数灾难和求解时间过长的问题;POA算法虽然解决了动态规划的维数灾难问题, 但当水库数目较多时,收敛速度将大大降低, 占用计算机内存也随之增加;遗传算法求解高维水库的优化问题较容易,但其编码的设计导致算法搜索效率较低。
粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)是由J.Kennedy和R.C.Eberhart于1995年首次提出的[2],是一种基于群体的优化技术,通过一组初始化的群体在搜索空间并行搜索。它没有遗传算法的选择、复制、变异等进化操作,而是通过群体中个体与个体间的竞争与协作实现种群进化[3]。由于PSO算法概念简单,并且需要调整的参数较少,在诸多领域都得到了成功的应用。本文将粒子群算法用于求解综合利用水库的优化调度。
1水电站优化调度的数学模型
根据对径流描述的方式不同,水库优化调度分为确定性优化调度和随机优化调度。本文将粒子群算法用于水库的确定性优化调度,即在水库各时段的入库流量已知的条件下,确定水库的最优运行方式。本文以调度期内水电站的发电量最大为优化准则。
目标函数为:
水电站的出力应不低于保证出力, 即:Nt>NF。
约束条件:
水量平衡约束:
水库蓄水量约束:
水库的泄流量约束:
水电站出力约束:
式中:T为年内总时段数;A为水电站综合出力系数;Qt为水电站在t时段的发电引用流量,m3/s;qt为水库的入库流量,m3/s;Q St为第t时段的平均弃水流量,m3/s;Ht为t时段平均水头,m;Mt为第t时段的小时数;Vt为t时段初水库的蓄水量,m3;Vt+1为t时段末水库的蓄水量,m3;Vmin,Qmax分别为t时段初水库的最小和最大允许需水量,m3/s; Qmin,Qmax分别为t时段下游综合利用要求的最小流量和水轮机的最大过流量,m3/s;Nt为t时段水电站的平均出力,kW;Nmin,Nmax分别为t时段水电站允许最小出力和最大出力,kW;NF为水电站的保证出力,kW。
2粒子群优化算法
2.1算法原理
PSO算法的基本思想是随机初始化一群没有体积没有质量的粒子,将每个粒子都看成原优化问题的一个可行解,并事先设定好适应度函数用来确定粒子的好坏。每个粒子将在可行解空间中运动,并由一个速度变量决定其运动的方向和距离。而每个粒子都追踪当前的最优粒子的位置,并经逐代搜索最后得到优化问题的最优解。在每一代中,粒子将追踪两个极值:一个是粒子本身迄今为止找到的最优解,另一个是整个群体迄今为止找到的最优解。假设一个由N个粒子组成的群体在D维搜索空间以一定的速度飞行。粒子i(i=1,2,…,N)的位置用Xi表示,所经历过的“最好”位置记为pBest(i),其速度用Vi表示,群体中“最好”粒子的位置记为gBest。粒子i将根据下列公式来不断更新自己的速度和位置。
式中:t为迭代代数;c1、c2为常数,称学习因子,通常取c1=c2=2;r1、r2是[0,1]上的随机数;w为惯性权重;Vi(t-1)、Vi(t)分别为第i个粒子第(t-1)次、第t次迭代的速度向量;Xi(t-1)、Xi(t)分别为第i个粒子第(t-1)次、第t次迭代的位置向量;Vi∈[-Vmax,Vmax],Vmax为粒子的最大飞翔速度。
当w过大时,算法有较强的全局搜索能力;当w较小时,局部搜索能力增强。因此恰当的w值可以提高算法的性能,提高搜索能力,同时减少迭代次数。本文采用R.C.Ebrhart等提出的动态惯性权重方法[4]。
2.2约束条件的处理
解除约束最常用的方法就是引入罚函数,即在目标函种加上一个能反映是否满足约束的惩罚项,然后对该无约束问题寻优。约束优化问题一般可描述为:
式中:f(x)、gi(x)和hi(x)为En上的函数;gi(x)为不等式约束;hi(x)为等式约束。
用罚函数法将原问题化为无约束优化问题,表达式为:
式中:R为罚因子;P(x)为罚函数。
Michalowicz和Attia提出的罚函数由可变惩罚因子和违反约束惩罚两部分组成[5],其表达式为:
式中:A为起作用的约束集,它由所有等式约束和不能满足不等式约束构成,τ为可变惩罚因子。
τ的确定是很困难的,但它往往对算法起着关键作用。当τ的取值过小时容易使搜索陷入局部最优点,当τ的取值过大时,又起不到惩罚的作用。因此本文采用模拟退火的思想来构造罚因子τ[6]。
假设t时刻的温度以T(t)用来表示,则经典模拟退火算法降温方式为:
模拟退火算法的快速降温方式为:
以上两种方式均能使得模拟退火算法收敛于全局最优点。本文利用模拟退火算法的快速降温方式来构造τ,则算法迭代到第t代的罚因子为:
式中:τ0为初始系数。
将式(16)代入(10)得到:
调度中的水量平衡约束不满足时,就会出现流量为负值,因此可通过最小发电流量约束实现对水量平衡限制, 等式约束可不考虑。而对流量约束和保证出力约束, 则必须考虑采取罚函数来处理。构造以下适应度函数为:
式中:C为一适当的相对较大的正数, 用来确保适应度函数值恒大于0;P为惩罚项,取值如下。
若Qmin<Qt<Qmax且Nmin<Nt<Nmax,则P=0;若Qt>Qmax或Nt>Nmax,Nt=Nmax;若Qt<Qmin或Nt<Nmin,则P=R。
由式(18)可以看出,在粒子群算法的迭代初期,对不可行解予以较轻的惩罚,既可以避免早熟又可以扩大搜索空间。在算法迭代后期,对不可行解予以较重的惩罚,以限定搜索的随机性。模拟退火因子的罚函数法可以逐代自动调节惩罚比,以维持信息保留和不可行惩罚压力的平衡。
2.3算法步骤
在使用粒子群算法求解水电站优化问题时, 以水库每个时段末的水库水位过程线(Z1,Z2,…,Zn)作为决策变量序列, 粒子所处空间的维数D就是调度的时段数。
(1)在各时段允许的水库水位变化范围内,随机初始化粒子的位置和速度。
(2)根据公式(18)计算每个粒子的适应值。
(3)将每个粒子的适应值与个体极值作比较,如果优于个体极值,则更新个体极值为该粒子的适应值;
(4)将每个粒子的适应值与全局极值比较,取较大者作为新的全局极值。
(5)根据式(8)计算w的值。
(6)根据式(6)、式(7),更新每个粒子的位置和飞行速度。如果V>Vmax,取值为Vmax;如果V<-Vmax,取其值为-Vmax。
(7)检验是否满足迭代终止条件。如果当前迭代次数达到了预先设定的最大迭代次数, 或达到最小误差要求, 则迭代终止, 输出结果;否则, 转到第(2)步继续迭代计算。
3计算实例
某兼有防洪、发电、灌溉、航运、供水、养殖等任务的综合利用水库,水库的死水位为45 m,装机容量为35.2 MW,保证出力为4.8 MW。 5月下旬到10月底水库的蓄水位不低于50.5 m,以满足灌溉要求。6-8月底为汛期,水库水位不超过汛限水位53 m,其他月份允许蓄水到正常蓄水位55 m。水电站的最小下泄流量不小于10 m3/s,水轮机的最大过流量为220 m3/s。在水库水位～库容关系曲线、下泄流量～下游水位曲线和入库流量已知的情况下。以月为计算时段,将水库每个时段的水位离散为50个状态。PSO参数设置为c1=c2=2,Vmax取4.5,种群规模为60,最大迭代次数取100,τ0取3。用Matlab语言编制动态规划法和PSO算法的优化调度程序,其运行结果如表1、表2所示。
对比表1和表2的结果发现: PSO算法及动态规划法求解优化调度结果相差不大,但由于PSO采用更高的计算精度,因此计算结果更优于动态规划结果。将模拟退火因子引入罚函数,PSO算法能以较快的速度收敛于全局最优解。当水库水位离散为200个点时,动态规划要存储20012个状态点,则计算机需要用更长时间甚至陷于维数灾难,而采用PSO则无需存储这些状态点, 计算速度比动态规划快得多。可见在求解高维水库优化调度问题时,PSO算法更具优势。
4结语
本文在用粒子群算法求解水库调度问题时,将模拟退火因子引入到罚函数,进而将约束问题转变为无约束问题求解。通过计算实例表明,PSO能以较快速度收敛于全局最优解,且算法原理简单易懂,易于编程,占用内存小, 结果可靠,适合求解具有复杂约束的高维水库优化调度问题。
参考文献
[1]畅建霞,黄强,王义民.水电站水库优化调度几种方法的探讨[J].水电能源科学,2000,18(3):19-22.
[2]Kennedy J,Eberhart R C.Proc.IEEE Int.Conf.Neural Networks[C]∥Particle swarm optimization.Piscataway,NJ:IEEE SO-Press,1995:1 942-1 948.
[3]李丽,牛奔.粒子群优化算法[M].北京:冶金工业出版社,2009.
[4]Y Shi,R C Eberhart.Fuzzy Adaptive Particle Swarm Optimization[C]∥Proceedings of the Congress on Evolutionary Computation.Seoul,Korea,2001:101-106.
[5]Z Michalewicz,M Schoenauer.Evolutionary algorithms for con-strained parameter optimization problems[J].Evolutionary Com-putation Journal,1996,4(1):1-32.
水库调度方案 第2篇
1、流域特性
***电站水库位于****县北部距县城51公里的****乡***村附近***河上，***河是***江流域***江支流的一条分支，发源于广西**********（海拔20XX米），河流自北向东南，长54.8公里，干流平均坡降1.05%，流经*******乡、*****乡、*****乡，在****乡镇所在地三江门汇入****江。
2、水文气象特性
***河流域地属中亚热带季风气候，气候温和，雨量充沛，多年平均气温19.3℃，极端低温-3℃，极端高温38.3℃，多年平均降雨量2127毫米，电站有记录的最大年降雨量3251毫米，最大12小时降雨量251.7毫米，连续72小时最大降雨量568.2毫米，为广西降雨较多地区之一，但全年分配不均，多集中在4-9月份，占70%，多年平均蒸发量1485.9毫米，多年平均日照时数1374.2小时，多年平均气压999.3hpa多年平均相对湿度79%，多年平均风速2.2m/s，多年平均最大风速16m/s，风向多为NE。
3、工程情况
***电站水库始建于20XX年，20XX年建成，工程等别Ⅲ等。拦河大坝为碾压混凝土重力坝，大坝等级为3级，最大坝高56.3米，坝顶高程409.3米，坝顶长度137米。溢流坝布置在中部，溢流坝段长59米，溢流前缘长56米，堰顶高程402米。左岸重力坝段长31.5米，右岸重力坝段长46.5米。坝址以上控制集雨面积157平方公里，水库总库容1500万立米，有效库容766.6万立米。坝后引水式发电厂房布置在右岸，发电引水隧洞主洞长194.6米，厂房面积941平方米，厂房距大坝约70米。***河为山区河流，落差较大，河谷狭窄，山洪瀑涨瀑落，洪枯水位变幅较大。
***电站是***河梯级电站的第二级，装机容量3×1000kW，年设计发电量1323万kWR26;h。
二、工程等级及防洪标准
工程等别Ⅲ等，电站规模为小型。按规定采用的防洪标准洪水重现期1，如下表：（见附表1）
三、水库高度原则
在保证安全的前提下，充分发挥水库发电效益。当安全与效益二者发生矛盾时，效益服从安全。
水库运行水位不得低于死水位378.50m，水库水位日降幅尽量不超过5m。
当水库水位上涨至406.50及以上时，电站打开发电尾水闸阀进行辅助排水。
四、水库调度计划及方案
1、水库调度计划
根据***电站坝址多年平均月径流统计数据，每年9月至第二年4月为枯期，5月至8月为汛期，8月和11月为平水期。
为提高水能利用，枯期水位运行范围385.00～402.00m，尽可能靠高限运行；汛期水位控制在395.00～402.00m之间运行，尽量满发，把水位降到395.00m左右。
5月至8月为主汛期，根据系统要求及气象水情信息，通过增加发电负荷，将水库水位消落至400.00m以下。11月为蓄水期，根据来水情况及时将水库水位蓄至400.00m附近。
2、水库调蓄调度方案
水库水位为402.00m及以上时，电站运行三台机组满负荷（3000KW）发电，三台机流量为3.10M3/s×3=9.30M3/s。
水库水位为400.00m及以下时，电站运行两台机组满负荷（20xXKW）发电，两台机组流量为3.10M3/s×2=6.20M3/s。
水库水位为395.00m及以下时，电站运行两台机组带1500KW负荷发电，流量计算为4.65M3/s。
水库水位为390.00M及以下时，电站运行一台机组满负荷（1000KW）发电，流量为3.1M3/s。
水库水位为385.00m及以下时，电站运行一台机组带500KW负荷发电，流量为1.55M3/s。
水库水位为381.00m及以下时，电站运行一台机组带300KW负荷发电，流量为1.0M3/s。
水库水位为380.00m时，电站运行一台机组带100KW负荷发电，当水库水位下降至380.00m以下时，电站运行一台机组空转，并自带厂用电。
水库水位下降至379.5时，电站停机蓄水。
五、洪水调度方案
本水库大坝为拦河大坝，即混凝土碾压重力大坝，大坝洪水溢流为自然溢流，汛限水位为大坝溢流面高程402.00m，本工程没有设计安装泄洪闸门等，所以无洪水调度方案，当洪水水位上升至406.50m及以上时，可以打开发电隧洞尾水闸阀进行辅助排水（发电隧洞尾水闸阀可以排8.5m3/s）。
在防汛期间各部门要按公司及电站防洪度汛预案履行职责，加强与气象台和电网调度部门的联系沟通，及时掌握天气来水和电网运行情况，重复利用调节库容发电，落实防洪度汛值班制度，全面完成安全度汛任务。
2笔架山水库供水防洪调度方案
笔架山水库是具有防洪、灌溉和养鱼等综合利用的水库。水库调度包括防洪调度和灌溉供水调度。结合水库的特性和现状，制定科学化的管理办法，确保大坝安全度汛，保证下游水田正常供水。
一、水库工程基本情况
笔架山水库位于双鸭山市集贤县笔架山农场境内，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾灌溉、防洪、除涝、养鱼等综合利用多年调节的山丘区中型水库。笔架山水库枢纽工程由粘土心墙式土坝、泄洪闸、灌溉输水洞等三部分工程组成，为三等三级枢纽工程。其设计洪水标准为百年一遇，校核洪水标准为千年一遇。水库大坝为粘土心墙土石混合坝，坝高130.80m，坝长940m，坝顶宽6.5m。溢洪道位于水库东南岸，水库设计灌溉面积2.8万亩，在三江流域规划中为第四区，是三江治理控制性工程，具有拦蓄上游山丘降水，有效削峰滞洪，提高哈达密河的防洪能力。
水库校核水位为129.20m，总库容积为3080万m3；正常蓄水位为128.20m，相应库容为2630万m3；汛限水位126.5m，相应库容20XX万m3；死水位119.50m，相应库容180万m3。
二、水库特性情况
笔架山水库兴利调度主要是在运行过程中，保障笔架山农场以及集贤县兴安乡等水田供水。按水库设计要求汛前限制水位126.5m，相应的库容为20XX万m3，按水库工程现状，汛期限制水位定在125.40m，相应库容为1500万m3（下附洪水调节计算表）。
调洪演算公式：(V1/△t+q1/2)+Qcp-q1=V2/△t+q2/2
式中：
V1--时段初的库容（m3）
q1--时段初的泄洪流量（m3/s）
V2--时段末的库容（m3）
q2--时段末的泄洪流量（m3/s）
Qcp--时段初t1至时段末t2的来水流量均值（m3/s）
△t=6小时—t1至t2的时间间隔（s）
按水库的库容曲线，泄洪闸流量关系线，附调洪工作曲线表。（见附表1）
因此，笔架山水库根据调洪曲线列表计算法，从汛前限制水位125.4m开始起调，下泄流量按q≤Qcp控制泄洪，当洪水流量Qcp大于泄洪闸泄洪能力时，则全开泄洪。当通过洪峰流量后，按q≤Qcp控制泄洪，调洪结束后的库水位可控制在兴利水位或低于兴利水位。因泄洪闸有较大的泄洪能力，为保证水库正常蓄水，可考虑部分蓄洪。目前水库承担2.2万亩水田灌溉任务，根据水田各阶段需水情况，水库从5月1日起—9月5日止分5期供水。根据水库所承担的下游防洪、灌溉任务和洪水预报成果，洪水发生时按水库坝址以上和区间不同洪水组合方式进行防洪调度。
三、水文资料及预报情况
20XX-20XX年，24年的风速系列。7、8、9月汛期多年平均最大风速12.1m/s。水库流域多年平均降雨量575mm，多年平均气温3.6℃，最高气温34℃，最低气温-33℃，秋冬结冻期11月10日，春季解冻期4月15日，平均最大冰厚1.1m左右，水库控制流域面积180km2，流域的重心位置在东经130.9°，北纬46.7°。
笔架山水库目前还没有水文自动测报系统，水文观测只能靠流速仪测流和水位观测这两种方式。水文测站只有一个雨量观测器，设在水库坝下。笔架山水库报汛方式只有固定电话和手机两种通汛方式，如果这两种常规通汛方式中断，水库与外界将中断信息，只有采用人为与外界传递信息。笔架山水库水文站，雨量站报汛采用人工观测电话通报，没有其它通信渠道。
笔架山水库在抗洪前线抢险指挥的通讯方式采用电话、手机、手持对讲机等通讯方式与防汛抢险指挥机构进行联络。
四、水库工程现状及存在的主要问题：
1、主坝包括
（1）、土坝：土坝工程已基本成型，现有坝顶高程130.8m，虽为多次间歇性施工，但坝体施工质量及坝基均未有显著的不利隐患，可以认为是基本合格工程。（2）、坝前铺盖：根据铺盖等原图看，原工程未作铺盖就蓄水了，而现有的天然铺盖在坝脚处为破坏状况，在坝前60米处为原老河道切断了天然铺盖。
（3）、上游护坡：上游坝坡1:2.5，采用预制板护坡，在马道以下为1:3.5的砂壳护坡为干砌石及碎石、砂垫层。
护坡石有近三分之一数量的风化石，其余为较坚硬的青石铺筑。风化石经水位变化的冲刷，现已风化成一堆堆砂质酥块，粒径为20-30cm。碎石垫层平均粒径约10cm，厚度10cm左右，也存在风化石已风化问题。
（4）、下游护坡：下游边坡为1:2，坝脚处有干砌石滤水堆址、排水棱体结构稳定无破坏现象。但一直没做护砌处理，虽隔一段距离设了一些平砌面溜水槽，效果并不好，需投资建设护砌。
（5）、下游减压沟：下游未作减压沟，但老河道在下游距坝脚20-30m丫字形流向下游。现在蓄水位在120-127m，下游左侧河道距坝脚30米处内出现渗漏清水，渗压水头可达115.0m
6高程左右，滤水坝址外10米以内，低洼地段渗水反浆，需续建处理。
2、副坝
副坝位于主坝南端原坡积土坡以南100米，接南坝肩。副坝为20XX年整修续建设计时，采用的右岸无闸开敞式溢洪道开挖槽，现有底高程124.7m，底宽67m，上口宽90m。
3、输水洞
输水洞为日伪时期修建开凿的隧洞，洞长102m，浆砌石取水塔，2台螺杆启闭机，平板钢闸门，出口为梯形底流消力池。目前输水洞渗水，个别部位岩石脱落，闸门槽缺损，闸门滚轮破坏，检修叠梁启闭不便，叠梁损坏严重等。
4、泄洪闸及泄洪渠
泄洪闸工程是按初步设计确定规模，闸底高程122m，闸孔尺寸6x7m，陡坡跌水，T型墩消能。泄洪闸下游的泄洪渠，自消力池出口起至汇入下游河道，坝下游主河道全长737m，通过三级跌水与下游河道底高程相接，此段工程由笔架山水管站进行系统管理，泄洪渠土质为粘土，抗冲流速在1.0m/s左右，在通过设计洪水流量与校核洪水流量时，流速均大于1.5m/s，此段泄洪渠采用0.3m厚的干砌块石护砌。按消能计算，除第三级跌水下游河道水位偏低，不能满足淹没要求外，一、二级跌水均无消能要求，所以工程是可以满足设计要求，但问题出现在笔架山管辖三级跌水下段哈达密河道，由于从三级跌水往下渠道管理归集贤县管理，由于多年来农民种地河道堵塞严重，渠道泄洪能力大大减弱，哈达密河部分渠段最大泄洪承受能力只有16m3/s，远远达不到水库汛期防洪要求。
五、库区兴建、消险加固及工程鉴定
该水库始建于解放前，20XX年由笔架山农场自行规划设计和施工，20XX年纳入国家计划，归由水利厅安排投资建设，20XX年由农场完成了“笔架山水库续建工程扩大初步设计”并经原水利厅审核批准由农场自筹续建。20XX年又由农场完成了“笔架山水库整修续建工程设计”，20XX年由省水利厅科学研究所完成了“笔架山水库整体续建工程初步设计”，20XX年完成了笔架山水库泄洪闸技施工程设计，20XX年由笔架山施工，20XX年竣工。
库区地质地层古老，处于以剥蚀为主的地质环境中。第四松散堆积厚度不大，分布于地势低洼的沟谷之中，简单水文地质，基岩裂隙潜水坡积层下孔隙承压水，冲洪积中空隙潜水含在地表距0.5-30m范围内。
笔架山水库大坝到目前为止未作过安全鉴定。
六、水库调度运用及影响范围
1、防洪调度：在保证工程安全的前提下，争取更大的经济效益。在兴利方面既有长计划，又有短安排，做到大洪不出险，大旱不缺水，少弃水多兴利。汛期利用天气预报系统和雨量观测点准确预报水情雨情，并结合笔架山水库多年运行的实际情况，在确保大坝安全的前提下，尽量多蓄水，充分发挥水库作用，提高综合利用率。
2、主要运用指标：水库正常蓄水位兴利水位128.20m，相应库容2627万m3。但由于主坝上游防渗铺盖未完成，所以水库的蓄水位必须逐步提高，并时刻注意水库的运转情况。目前笔架山水库正常蓄水位始终控制在126.5m以下，相应库容蓄水量20XX万m3，死水位控制在119.50m，相应蓄水量180万m3。根据笔架山水库工程现状以及下游河道的安全泄量，为确保水库本身安全，我们通过防洪计算，结合本流域四十多年的实测供水资料，经水文计算得出各种频率的设计洪水过程线、及调洪工作曲线、库区特性曲线，按水库设计要求汛限水位定在126.5m，相应库容20XX万m3，由于水库工程现状以及其它各种因素限制，水库历年来汛限水位一直限制在125.40m以下，相应库容1500万m3。
3、防洪调度规划：从汛限水位以下125.0m起开始预备调洪。当库水位达到125.0m时，开始启动泄洪闸，下泄流量根据上游来水量起调，最大泄量不超过92.3m3/s。当水位达到汛限水位时，按照入库流量安全泄洪，最大泄洪量不超过165.2m3/s。当水库坝址以上出现一遇以上洪水时，立即向上级主管部门汇报，请示下泄流量，但最大下泄流量不宜超过设计标准210m3/s，最大泄流量应小于入库流量。一旦接到水库放水通知，要及时开启闸门放水，加强巡逻，保证水库安全。
4、影响范围：笔架山水库下游直通哈达密河，没有其它防洪工程，下游地势低洼，一旦水库发生全部溃坝，将会危害水库人民群众生命财产以及耕地、铁路、公路等安全，造成巨大损失。双鸭山市集贤县福利镇东兴村和兴安乡宏德村、仁德村、忠厚村、精神村、和平村、永乐村、庆生村、兴业村、和发村处于淹没范围内，人口13300人，耕地xxx万亩。水库下游哈达密河防洪标准20年一遇，安邦河防洪标准30年一遇。发生超标准洪水时，水库溃坝，安邦河也存在溢流危险，故位于安邦河与哈达密河之间福利镇福合村、红联村、先锋村、胜利村、农丰村及良种场的居民9500人也受洪水淹没危险，应及时安排人员和财产转移。淹没范围内还有集佳高速公路及国家铁路。水库坝址距安邦河入口上游9.6km两侧既有土堤，按二十年一遇洪水标准设计。设计河道安全泄量为210m3/s。下游河道归属集贤县管理，防洪标准和实际泄量由县防汛指挥部指挥实施。
七、泄流方式的确定
笔架山水库在进入主汛期后（7月1日—8月31日）水库最高水位维持在125.40m以下，相应库容1500万m3，低于汛限水位1.1m，相应库容412万m3。当水库水位达到125.40m时启动泄洪闸放水，下泄流量根据上游来水量起调，最大泄量不超过6.0m3∕s。当库容达到汛限水位时按入库流量安全泄洪，最大不超过16m3∕s。当水库坝址以上出现20年一遇以上洪水时，立即和集贤县政府及水务局取得联系，并及时向双鸭山市防汛指挥部汇报请示下泄流量。一旦接到通知，水库要及时开启闸门，加强巡逻，确保水库大坝安全。同时在保证大坝安全的前提下必要时为了和下游区间错峰，水库可考虑短时关闸错峰。当发生50年一遇以上洪水时，水库不再控制泄流，按溢洪道的过流能力起调泄流，但保证最大泄流量应小于最大入库流量。
水库群调度 第3篇
1梯级水库群联合防洪调度风险评价指标体系
梯级水库群联合防洪调度一般都具有共同防护对象, 并兼有水文补偿、库容补偿效益, 需要根据各水库大坝的设计标准及下游共同防护对象的防洪标准, 研究如何由各水库联合调控, 以达到在保证大坝安全前提下最大限度地满足下游的防洪要求, 同时获得尽可能大的兴利效益。梯级水库群联合防洪调度的目标主要涉及如下三个方面:确保大坝安全、使下游防洪保护区损失最小、防洪调度期末水库水位在控制范围内。其中防洪调度期末水库水位在控制范围内是指当参加联合防洪调度的各水库的汛期不尽相同时, 调节一次洪水过程后各水库水位可能位于汛前期、汛中期、汛末期 (假设有分期) 、蓄水期中或蓄水期末等各种不同的水位控制区间内。
对于一个包含m个水库的联合防洪调度系统, 则可建立如下图1所示的风险评价指标体系。
(1) 水库自身防洪调度风险率。水库自身防洪风险率是指水库库水位超越水库防洪安全水位的概率, 对于第i个水库而言, 一般可以表示为:
式中:Zi (t) 是第i水库t时刻的水库水位;Za-i是第i水库的防洪安全水位。
(2) 梯级水库群自身防洪风险率。由于水库垮坝会造成严重损失, 水库本身安全是防洪调度首先要保证的前提条件, 对于梯级水库群自身防洪风险率可以认为是各个水库自身防洪调度风险率的最小者。因此, 可以表示为:
(3) 共同防护区防洪风险率。梯级水库群联合防洪调度的目的在于控制共同防洪保护区控制点 (如果仅有一个) 的流量qcq不超过安全流量qacq, 或水位不超过安全水位。而对于各个水库所具有的自身防洪保护区的任务可以作为联合防洪调度的约束条件考虑。因此, 共同防护区防洪风险率为:
(4) 梯级水库群蓄水不足风险率。由于梯级水库调度运行期划分不尽相同, 在梯级水库群联合防洪调度过程中, 尤其是在一场洪水调节期末, 有的水库可能已经到蓄水期或蓄水期已经结束, 此时水库应该蓄到规定的水位才能保证后期兴利效益不受影响, 因此, 如果有m1 (
(5) 梯级水库群控制水位不达标风险率。对于某一场洪水调节期末未到蓄水期的水库, 比如有m2个 (m1+m2=m) , 则应保持这些水库的水位回落至规定的水位, 以迎接后续洪水的到来。如果第i个水库的调节期末的水位控制下限和上限分别为ZL-i, ZM-i (i=1, 2, …, m2) , 则该水库的控制水位不达标风险率为:
则梯级水库群控制水位不达标风险率可取其中的最大者, 即:
2梯级水库联合防洪调度风险估计模型
2.1入库洪水过程的模拟
根据统计学原理, 可认为预报误差主要分为系统误差和偶然误差, 前者是受预报系统模型和方法的影响, 一般可以掌握其大致规律, 例如, 入库洪水预报值的修正就是在参考前一阶段预报值的基础上完成的。如果调度人员能够很好掌握系统误差的大致分布规律, 那偶然误差将是预报误差分析的主要困难。工程数学分析中, 偶然误差一般可作为正态分布处理, 所以在修正系统误差的基础上, 将预报误差作为正态分布变量来考虑是符合统计规律的。
以Q实测和Q预测分别表示入库洪水的实测值与预报值, 并定义X= (Q实测-Q预测/Q实测为预报误差, 则X与0的接近程度反映了预报误差的大小, 设x1, x2, …, xn为X的样本, 则有:
则易知, 参数μX, σX的极大似然估计分别为:
在上述参数求解基础上, 可以采用随机模拟方法 (比如蒙特卡洛) 随机产生预报误差的样本系列X, 而后依据式Q实测= Q预测/ (1-X) 可以获得入库洪水过程的系列, 再按照本地洪水的特点分别采用同倍比、同频率或其他方法进行缩放, 从而可以获得指定频率的入库洪水过程系列Qi模拟 (i=1, 2, …, n) 。
2.2梯级防洪调度风险估计模型
2.2.1模型建立
梯级水库群联合防洪调度的目的主要是为了满足防洪目标安全的条件下, 尽可能多地利用水库进行兴利, 而由于流域洪水过程的频率大小不一, 有时相差甚远, 如果按照同一级别进行控制, 不仅防洪效能得不到提高, 而且可能造成大量洪水资源的浪费, 难以最大化地发挥兴利效益。为了更好地发挥水库的综合利用功能, 提出三级控制措施, 当水库群遭遇流域洪水量级处于大坝设计标准及以上时, 要重点保证大坝安全;当洪水频率小于或等于下游设计标准时要重点保护下游防洪保护区安全;当洪水频率小于某一指定标准, 不会给下游防洪造成压力时, 要尽可能利用洪水多兴利。因此, 对于上述所建立的梯级水库群联合防洪调度评价指标体系, 一般应该满足如下关系Pcqr>Pcqd>Pcqdb>Pcqxs。同时, 可建立如下梯级水库群联合防洪调度风险估计模型:
式中:ZMi为第i水库的最高库水位;qm为共同防洪保护区控制点下泄流量最大值;ZLi为第i水库洪水调节期末水位;p= (p1, p2, …, pm) 为各水库遭遇洪水频率向量;pds (pds1, pds2, …, pdsm) 为各水库设计标准洪水频率向量;pxy= (pxy1, pxy2, …, pxym) 为各水库下游设计标准洪水频率向量;fr (·) 、fd (·) 、fxy (·) 、fdb (·) 为各变量的分布密度函数。
2.2.2模型求解
多数情况下梯级水库群遭遇大坝设计标准以上的洪水是极为少见的, 有时在面临下游设计标准洪水时也尽量控制各种风险事件的发生, 所以上述模型中所包含的各个风险评价指标都可以看作是小概率事件。如果要想得到相对精确的风险估计结果, 运用随机模拟方法 (比如蒙特卡洛) 往往需要进行大量的计算, 尤其是梯级水库群联合防洪调度涉及的因素和变量众多, 计算更为耗时, 为了提高模型求解速度, 以便增加防洪调度风险决策的时效性, 这里将联合调度看做一个系统, 引入一种改进的蒙特卡洛方法[10], 如下图2所示。
基于改进的蒙特卡洛方法框架下的模型求解步骤如下:
(1) 随机模拟得到n场洪水过程系列:
式中:T为调度期。
(2) 结合流域地区洪水特点应用同频率或同倍比等方法对[Qij (t) ]进行缩放得到[q′ij (t) ];
(3) 基于缩放的洪水系列, 按照联合调度规则进行调度, 得到各个水库库水位变化过程Zij (t) 、下泄流量过程qj (t) 和各水库调度期末水库水位值ZLij;
(4) 对于任意一个水库, 求解ZMij=maxZij (t) 和qMj=maxqj (t) , 则得到其对应上述模拟洪水系列的样本点为ZMij、qMj、ZLij (i=1, 2, …, m1) 、ZLij (i=1, 2, …, m2) ;
(5) 应用模拟最大熵理论[11], 求解fr (· ) 、fd (· ) 、 fxs (·) 、fdb (·) ;
(6) 将各密度函数表达式带入模型 (8) , 得到梯级水库群联合防洪调度风险率。
3算例分析
3.1工程概况
选取了长江中上游的两座大型水库 (三峡和溪洛渡) 进行算例分析, 两个水库都是按照一千年一遇的设计标准和一万年一遇的校核标准进行规划, 三峡作为长江中下游地区防洪的关键工程, 是对上游洪水进行调节的重要关卡, 汛期溪洛渡水库在三峡上游直接拦蓄金沙江洪水, 减少进入三峡水库的洪量, 两库联合运行使枝城防洪控制点和城陵矶防洪控制点流量或水位控制在安全流量或水位以下, 达到共同防护下游荆江等地区防洪安全的目的。两个水库的主要参数如表1所示。
3.2溪洛渡与三峡梯级入库洪水过程模拟
梯级水库洪水过程的模拟可以在参考历史洪水过程相关关系基础上, 依据典型水库入库洪水过程的模拟为基准进行同倍比缩放得到。这里采用三峡水库入库洪水预报误差进行控制, 对预报误差的标准差在可行范围内进行分析试算, 从而模拟得到三峡和溪洛渡两个水库的洪水过程样本系列, 模拟流程如下图3所示。
为了符合实际预报调度的需求, 在采用上述方法对三峡入库洪水过程进行模拟的基础上, 经统计分析, 模拟得到的洪水过程的洪峰误差小于1 000m3/s, 最大三十天洪量的误差小于1%, 并在此条件下进行梯级联合防洪调度的风险估计。表2是三峡入库洪水过程模拟分析表。
3.3溪洛渡与三峡梯级联合防洪调度风险估计
溪洛渡水库配合三峡水库进行联合防洪调度曾有专家提出了多种方式, 这里选取了1998年典型洪水过程为例, 时段为6月初到9月末四个月长的洪水过程样本, 洪水过程假设为百年一遇, 洪峰误差小于1 000m3/s, 洪量误差小于1%。经统计分析, 预报误差的标准差大于某一值a≈2时, 模拟的洪水过程样本系列的洪峰和洪量就不再满足上述误差控制条件, 因此, 将预报误差的标准差分为两部分μX∈ (0, a]和μX∈ (a, +∞], 后一部分由于不满足误差控制条件可以认为是一种不合格的预报, 只需对μX∈ (0, a]范围内的进行分析, 调度结果如表3所示。
按照已有调度规程三峡和溪洛渡的蓄水时间不相同, 从上表可以看出, 在联合调度期末溪洛渡水库都能蓄满, 且三峡水库水量也蓄到一定水位范围内, 不会影响后期水库蓄满率。同时, 在遭遇此洪水量级时的, 枝城分洪量随着预报误差标准差的增大而变化, 在预报误差标准差小于0.05时基本不分洪, 但是当预报误差标准差大于0.05时, 分洪量随其增大而增大, 这是由于预报误差的影响使得宜~ 枝区间流量与三峡泄流量之和大于枝城安全泄量的原因。而且在预报误差标准差为0.05时的期望分洪量为0.33, 说明此时存在一定的分洪可能性, 所以要想使得枝城分洪量为0, 需保证预报误差标准控制在 μX∈ (0, 0.05) 的范围内。依据模型 (9) 中表达式计算得到风险率如表4所示。
从表4可以看出, 溪洛渡蓄水不足的可能性较小, 三峡控制水位不达标风险随着预报误差标准差的增大而增大, 且在 μX∈ (0.15, 0.2]时不达标的可能性非常大;枝城分洪风险率也存在着随着预报误差标准差增大而逐渐递增的趋势, 但是存在0.05和0.15两个明显的分界点, 预报误差标准差小于0.05时, 枝城分洪可能性很小, 大于0.05小于0.15时存在一定的分洪可能性, 但是, 当其大于0.15时分洪的可能性很大。因此, 预报误差的大小是下游防洪风险的重要影响因素。
4结语
梯级水库群联合防洪调度是一个非常复杂的过程, 随着现有预报水平的不断提高, 已经基本上可以掌握短期洪水预报的规律, 并在实践过程中逐步得到验证。虽然利用预报结果作为调度的参考依据可以收到很好的效果, 但是预报误差的存在对于调度决策却是一种潜在的威胁, 由于其不可避免性, 需要更深层次地研究, 本文首先提出以防洪目标和约束的破坏概率为要素的风险评价指标体系, 建立了考虑洪水频率大小的梯级水库联合防洪调度风险估计模型, 可以很快确定此频率洪水条件下库群联合防洪调度所面临的风险情况, 在概率意义下了解其形式和影响, 对防洪调度决策具有一定的参考价值。但是这仅是一次有意义的尝试, 选取的水库群和影响因素都在一定程度上进行了概化, 实际水库群调度过程涉及的不确定性因素更多、更为复杂, 需要有兴趣的研究学者结合水库群的特点进一步的探索分析。
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水库洪水调度考评规定 第4篇
ＳＬ224－98 水库洪水调度考评规定
Assessment standard
for flood control operation of reservoir 1999－01－01发布1999－01－01实施
中华人民共和国水利部发布
前言
《水库洪水调度考评规定》是由国家防汛抗旱总指挥部办公室等单位，根据水利部科学技术司（1997）286号文进行编制的。编写组依据《中华人民共和国防洪法》、《水文情报预报规范》、《综合利用水库调度通则》以及其他有关法律、规范，在进行广泛的调查研究和总结我国多年来水库洪水调度实践经验的基础上，编制了本规定。本规定在编制过程中，曾多次征求国内有关单位意见，得到了省、自治区、直辖市、流域防汛部门以及一些设计、运行管理、高等院校等单位的大力支持，国家防办先后召开了四次全国性的专题讨论会，编写组相应地进行了五次修改，才最后定稿。
《水库洪水调度考评规定》主要包括以下内容： ——考评的基本内容； ——考评的指标和标准； ——考评评分办法； ——考评组织和管理。
本规定解释单位：国家防汛抗旱总指挥部办公室 本规定主编单位：国家防汛抗旱总指挥部办公室
水利部丹江口水利枢纽管理局
本规定参编单位：长江水利委员会
武汉水利电力大学
大伙房水库管理局
陆水枢纽管理局
本规定主要起草人：郭孔文 余敷秋 邱瑞田 谭培伦 陈惠源
刘爱杰 李建华 徐林柱 胡
军
目次 总则考评内容 考评指标和评分办法考评组织和管理
附录Ａ 考评指标和标准
附录Ｂ 直观评价及评分标准表 总则
1.0.1 为了加强水库洪水调度管理工作，促进水库科学合理地进行洪水调度，保证水库工程及上下游的防洪安全，特制定本规定。
1.0.2 本规定适用于大型和重要中型水库，其他类型水库可参照使用。1.0.3 水库洪水调度考评以规划设计确定的水库运行指标、洪水调度方式与规则为依据，突出保证大坝安全及兼顾上下游防洪安全的因素。注重洪水调度的实际效果，采取分项评分后综合衡量的办地，提出考评结果，使其正确反映洪水调度决策的科学性、合理性和调度管理的先进性。
水库投入运行后，因各种原因使原设计成果已不适用时，应对水库运行指标进行分析研究，制定新的洪水调度方案，并经上级主管部门和防汛指挥部批准后，作为水库洪水调度考评依据。在此项工作未完成前，暂以上级主管部门和防汛指挥部批准的当年洪水调度方案作为考评依据。1.0.4 水库洪水调度考评按基础工作、经常性工作、洪水预报、洪水调度等四部分，各划为若干项目进行。
1.0.5 进行水库洪水调度考评，除应符合本规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。考评内容
2.1 基础工作
2.1.1 技术人员配备。按所配备从事水库调度工作的具有初级以上技术职称或具备中专以上学历的专业技术人员人数考评。
2.1.2 水情站网布设。按所具备的水库出库流量观测，水库水位观测和水库以上流域雨量报汛站是否满足降雨径流预报的情况考评。2.1.3 通信设施。按水雨情信息传递的通信手段，传达调度指令和与上、下游防汛指挥部门及有关单位的通信手段情况考评。
2.1.4 洪水预报方案。按所制定的洪水预报方案的精度考评。
2.1.5 水库调度规程及洪水调度方案。按是否具备水库调度规程、水库洪水调度方案（包括超标准洪水调度方案）考评。
2.1.6 技术资料汇编。按水库洪水调度所需要的水库上下游流域内的基本资料、水库规划设计资料、水库历年运用资料、水库各种规章制度和水库洪水调度的文件资料等的完备程度考评。2.2 经常性工作
2.2.1 洪水调度计划编制。按是否在每年汛前，根据设计任务、工程状况、上下游情况等条件，编制了当年水库洪水调度计划进行考评。
2.2.2 日常工作。按是否每年汛前编制了水雨情报汛任务书及按时编写调度年、月、日报，遇到大洪水后及时对洪水预报方案进行检验或补充修订，汛前对通信、水文观测设施等进行检查维修及对水库上下游影响洪水调度的因素进行调查等进行考评。
2.2.3 值班和联系制度。按是否制定及执行相应的规章制度考评。2.2.4 资料校核、审核和保管。按水库调度工作中各项记录是否有相关人员进行校核并签名，对重要的计划、报告及文件是否经过领导审核后上报，所有有关水库洪水调度的技术材料是否在年末进行了整编、归档、保管进行考评。
2.2.5 总结。按是否进行了水文及气象预报总结、洪水调度总结和发生重要事件后的总结考评。2.3 洪水预报
2.3.1 洪水预报完成率。按实际进行了作业预报的洪水场数占主管部门规定应进行的洪水预报场数的百分比考评。
2.3.2 洪峰流量预报误差。按预报洪峰流量与实际洪峰流量之差与实际洪峰流量的比值考评。
2.3.3 洪水总量预报误差。按预报洪水总量与实际洪水总量之差与实际洪水总量的比值考评。
2.3.4 峰现时间预报误差。按预报发布的峰现时刻与实际峰现时刻的符合程度考评。
2.3.5 洪水过程预报误差。按预报洪水过程与实际洪水过程偏离程度考评。2.4 洪水调度
2.4.1 次洪水起涨水位。按该次洪水发生时起涨水位与防洪限制水位的相对位置考评。
2.4.2 次洪水最高洪水位。按该次洪水实际最高洪水位与按规定的洪水调度规则进行调洪计算求得的最高洪水位的相对位置考评。
2.4.3 次洪水最大下泄流量（或该次洪水下游防洪控制点的实际最大流量）。按该次洪水实际最大下泄流量与根据规定的洪水调度规则进行调洪计算求出的最大下泄流量进行考评。
2.4.4 预泄调度。按该次洪水预泄所腾出的库容的大小考评。考评指标和评分办法
3.1 考评指标
3.1.1 全部考评内容共20个项目，附录Ａ列出了各项目相应的指标。按是否达到这些指标进行评价，分为好、一般和差三个等级。
3.1.2 基础工作与经常性工作，共11个项目。各个项目按指标达标程度进行评价。
3.1.3 洪水预报与洪水调度，共9个项目。按公式计算各项指标指数，并据以作出评价。3.2 评分办法
3.2.1 单项评价。基础工作与经常性工作，每年考评一次，对每个项目的达标程度按好、一般和差三个等级进行评价；洪水预报及洪水调度，选当年最大或较难调度、影响较大的一次洪水进行测算，并作出次洪水的单项评价。
3.2.2 单项评分。根据各项目的重要性，确定各类的权重系数，如附录Ｂ。考评时根据各项目的评价，由附录Ｂ查出单项评分。3.2.3 综合评分。每座水库的综合评分，取各项得分之和。3.2.4 有下列情况之一者，每项加记奖分。在超下游防洪标准洪水时，因调度得当，减免了下游洪灾损失者加5～10分。在超大坝安全标准的洪水调度中，确保了工程安全，避免了损失者加5～10分。研制或引进计算机先进软件，提高预报时效，在洪水预报或洪水调度中起了显著作用者加3～5分。3.2.5 有下列情况之一者，应予扣分。基础工作非常差，6个项目中有半数项目没有达到最低标准者扣3～5分；各项制席很不健全，资料不完整并无校审核，也无完整技术档案者扣3～7分。没有开展洪水预报，扣3～5分；洪水调度失误，视影响程度扣10～40分。
3.2.6 综合评价。按总分的多少，评价为优、良、合格、不合格四个等级。90分以上为优；89～75分为良；74～60分为合格；60分以下为不合格。考评组织和管理
4.0.1 水库洪水调度考评工作的组织和管理由水库上级主管部门和防汛抗旱指挥部办公室负责。
4.0.2 水库应根据当年发生洪水情况进行自评，有关部门在水库自评基础上对部分水库组织考评。
4.0.3 考评结果经防汛指挥部门审批后，正式公布。
附录Ａ 考评指标和标准
Ａ.1 基础工作
Ａ.1.1 技术人员配备。考评指标和标准：
1）好——大（1）型配备水库调度人员4人及以上，大（2）型和重要中型水库配备3人及以上；
2）一般——大（1）型配备水库调度人员2～3人，大（2）型和重要中型水库配备1～2人；
3）差——大（1）型配备水库调度人员1人及以下，大（2）型和重要中型水库未配备调度人员。Ａ.1.2 水情站网布设。考评指标： 1）水库水位观测； 2）水库出库流量观测；
3）汛期雨量站能满足降雨径流预报的要求。2 考评标准：
1）好——满足三项指标； 2）一般——满足两项指标； 3）差——只满足一项指标及以下。Ａ.1.3 通信设施。考评指标： 1）有线通信； 2）无线电台； 3）自动遥测报汛系统； 4）微波、载波或卫星通信系统。2 考评标准：
1）好——水雨情报传递有两种，对上下级通信有两种；
2）一般——水雨情报传递和对上下级通信，其中有一项有两种，另一项有一种；
3）差——水雨情传递和对上下级通信只有一种有线通信。Ａ.1.4 洪水预报方案。考评指评：有适合本水库的预报方案。2 考评标准：
1）好——预报方案经检验为甲等； 2）一般——预报方案经检验为乙等；
3）差——没有开展洪水预报或预报方案经检验为乙等以下。Ａ.1.5 水库调度规程、洪水调度方案。考评指标： 1）水库调度规程； 2）洪水调度方案； 3）超标准洪水调度方案。2 考评标准：
1）好——满足三项指标； 2）一般——满足两项指标； 3）差——满足一项指标及以下。Ａ.1.6 技术资料汇编。考评指标：
1）水库流域基本资料和规划设计资料汇编； 2）水库运用统计资料汇编；
3）水库各种规章制度和有关文件汇编。2 考评标准：
1）好——满足三项指标； 2）一般——满足两项指标； 3）差——满足一项指标及以下。Ａ.2 经常性工作
Ａ.2.1 洪水调度计划编制。考评指标：汛期洪水调度计划。2 考评标准：
1）好——有完整的洪水调度计划； 2）一般——有简易的洪水调度计划； 3）差——无洪水调度计划。Ａ.2.2 日常工作。考评指标：
1）每年汛前对流域内水情测站编制报汛任务书，报送有关报汛站领导机关；
2）编制年、月、日洪水调度报表；
3）当发生大洪水后要对洪水预报方案进行检验或补充修订； 4）每年对通信、水文观测设施等进行检查维修； 5）对水库上下游影响洪水调度的因素进行调查。2 考评标准：
1）好——满足四项指标； 2）一般——满足三项指标； 3）差——满足两项指标及以下。.2.3 值班和联系制度。考评指标：
1）工作岗位责任制度； 2）请示汇报制度； 3）防汛值班制度； 4）水文、气象预报制度； 5）对内、对外联系制度。2 考评标准：
1）好——满足四项指标； 2）一般——满足三项指标； 3）差——满足两项指标及以下。.2.4 资料校核、审核和保管。考评指标：
1）各种技术资料，要经过不同人员进行校核，并签字；2）重要技术资料应通过主管领导审核； 3）设有专人保管资料。ＡＡ 2 考评标准：
1）好——满足三项指标； 2）一般——满足两项指标； 3）差——满足一项指标及以下。Ａ.2.5 总结。考评指标：
1）水库洪水调度总结报告； 2）水文气象预报总结； 3）重要事件的专题总结。2 考评标准：
1）好——满足两项指标； 2）一般——满足一项指标； 3）差——没有总结报告。Ａ.3 洪水预报
Ａ.3.1 洪水预报完成率Ａ1。考评指标： 考评标准： 1）好——Ａ1≥1.00； 2）一般——1.00＞Ａ1≥0.70；
3）差——Ａ1＜0.70。Ａ.3.2 洪峰流量预报误差Ａ2。考评指标： 考评标准： 1）好——Ａ2≤0.10； 2）一般——0.10＜Ａ2≤0.20； 3）差——Ａ2＞0.20。Ａ.3.3 洪水总量预报误差Ａ3。考评指标： 考评标准： 1）好——Ａ3≤0.10； 2）一般——0.10＜Ａ3≤0.20； 3）差——Ａ3＞0.20。Ａ.3.4 峰现时间预报误差Ａ4。考评指标： 考评标准： 1）好——Ａ4≤1.0； 2）一般——1.0＜Ａ4≤2.0； 3）差——Ａ4＞2.0。.3.5 洪水过程预报误差Ａ5。考评指标： 考评标准： 1）好——Ａ5≤0.15； 2）一般——0.15＜Ａ5≤0.30； 3）差——Ａ5＞0.30。.4 洪水调度
.4.1 次洪水起涨水位指数Ｂ1。考评指标：
ＡＡＡ 考评标准： 1）好——Ｂ1≤0； 2）一般——0＜Ｂ1≤0.02； 3）差——Ｂ1＞0.02。Ａ.4.2 次洪水最高水位指数Ｂ2。考评指标： 考评标准： 1）好——Ｂ2≤0； 2）一般——0＜Ｂ2≤0.02； 3）差——Ｂ2＞0.02。
Ａ.4.3 次洪水最大下泄流量指数Ｂ3。考评指标：
水库群调度 第5篇
近年来, 随着水电能源的大力开发、水电站运行管理研究的深入, 传统的优化算法在面对水库 (群) 优化调度模型中高维、动态、非线性等复杂问题上的求解结果往往不尽如人意。如动态规划求解多维多状态变量问题时易出现“维数灾”[1];逐步优化算法需要较好的初始轨迹[2];大系统分解协调算法只能求得近似的最优解, 且计算复杂, 收敛缓慢[3];禁忌搜索算法也易陷入局部最优解[4]等等。在这种应用背景下, 仿生算法以其较强的实用性、较快的求解速度和全局收敛等特性广泛应用于水库 (群) 优化调度中。而随着仿生算法应用范围上的扩展以及对其各类算法的全面、深入地研究, 也产生出了诸多问题。本文对几种仿生算法进行对比分析的同时, 对其在水库 (群) 优化调度中的应用予以探讨。
1算法的原理与研究进展
仿生算法作为人类模拟自然界生物系统、依赖生物群体智能的一类新型优化算法, 在解决带有大量局部极值点, 优化函数不可微、不连续、多约束条件的高维非线性问题中具有较大的优势。目前出现的仿生算法有粒子群算法、模拟植物生长算法和免疫算法等。
(1) 粒子群算法 (Particle Swarm Optimization, PSO) 。
是J.Kennedy和R.C.Eberhart[5]在鸟和昆虫自然群聚和觅食行为的启发下于1995 年提出的。其基本原理是:鸟群在迁徙过程中, 每只鸟都有自己最优的位置, 根据个体及群体信息来调整自己的位置, 使得整个鸟群保持最优状态, 以实现群体的优化。PSO算法在水库 (群) 优化调度方面的应用起步较晚。2006年, M.K.Gill[6]建立了多目标PSO算法;同年, 杨道辉等[7]将PSO算法应用于水库日优化调度问题中;2007年, 芮钧等[8]将PSO算法应用于水电站中长期优化调度研究中。
(2) 蚁群算法 (Ant colony Algorithm, ACA) 。
意大利学者M.Dorigo和A.Colorini[9]受自然界蚁群觅食行为的启发于1991年提出。其基本原理是:自然界中每只蚂蚁在觅食过程中会释放信息素来对觅食的轨迹进行“记忆”, 即发现食物的道路轨迹上的信息素的量就会增多, 后来蚂蚁选择该路径的概率也相对较大, 最终整个蚁群会找到最优路径。进入21世纪, ACA才逐步应用于水库 (群) 优化调度研究中。2001年, S.J.Huang[10]将蚁群系统应用于电站优化调度;2006年, M.R.Jalali[11]将改进ACO算法应用于确定性来水的单库优化调度。
(3) 模拟植物生长算法 (Plant Growth Simulation Algorithm, PGSA) 。
是李彤等[12]根据植物生长的向光性机理于2005年提出的一种新型仿生算法。其原理是:植物在生长时, 受光源的影响表现出向光性, 针对不同角度和强度的光线, 枝叶会选择面向点光源生长速度快的方向生长, 直到植物成长为终态。目前对于PGSA的研究还处于初步的理论建模阶段, 应用极少。2008年, 陈立华提出将PSGA应用于水库群优化调度研究中, 取得满意结果。
(4) 人工免疫算法 (Artificial Immune Algorithm, AIA) 。
是模拟生物免疫系统智能行为而提出的仿生算法, 其原理是将生物免疫中的进化链 (抗体群→免疫选择→细胞克隆→高频变异→克隆抑制→产生新抗体→新抗体群) 抽象为数学上的进化寻优过程。自2002年形成AIA的整体框架和系统模型之后, 2007年, 左幸等[13]将AIA应用于水库群短期优化调度研究;2008年, 李安强等[14]采用基于免疫原理改进的IPSO算法求解水库群短期优化调度问题。
2算法的改进
2.1PSO算法的改进
由于粒子群算法具有流程简单易实现、算法参数少、搜寻速度快等优点而被广泛应用于水库 (群) 优化调度研究中。但PSO算法也有自身的缺陷, 一是局部收敛即早熟问题, 二是后期收敛速度慢的问题。针对PSO算法在应用方面的不足, 对算法主要的改进方式有:
(1) 对惯性权重w和粒子的最大速度限制Vmax的改进。w和Vmax一起决定着粒子的全局搜索能力和局部精细搜索能力的平衡。w与Vmax越大, 则微粒具有越强的全局探索能力;反之, 微粒具有弱的全局探索能力, 但具有更好的细部精细搜索能力。因此, 实际应用中总是希望w与Vmax能够随演化代数的增加而减小。文献[15]提出了惯性权重线性递减的PSO算法, 加快了收敛速度, 提高了PSO 算法的性能;文献[16]提出了一种动态自适应惯性权重, 可根据实际情况自适应调整 , 从而避免PSO算法局部寻优能力弱的缺点。文献[17]提出了动态速度限制的PSO算法, 通过对 的限制, 加快算法后期收敛速度。
(2) 引入变异算子的改进。变异算子是控制粒子种群多样性的参数。文献[18]提出了一种带自变异算子的PSO算法, 通过对当前最佳粒子进行随机变异来增强PSO算法跳出局部最优解的能力;文献[17]提出了基于自适应多策略变异粒子的改进PSO算法, 通过对非最优粒子采用均匀变异、对最优粒子执行非均匀变异等操作, 增强种群多样性, 提高PSO算法跳出局部最优解的能力。
(3) 混合PSO算法。大量的文献将免疫算法、模拟退火算法、混沌算法、灰色理论等一系列先进算法和理论引入到PSO算法, 极大地提高了算法的性能。文献[19]将免疫系统的免疫信息处理机制引入PSO算法中, 提出了免疫粒子群算法, 改进粒子群优化算法的全局寻优能力, 提高收敛速度;文献[20]将PSO算法与具有全局寻优能力的模拟退火算法相结合, 提出一种基于模拟退火机制的改进PSO算法, 改善了算法全局寻优能力;文献[21]引入混沌机制, 利用混沌优化算法和PSO算法相结合, 克服了算法早熟和易于陷入局部最优的缺点;文献[22]提出了一种适合求解高维多目标优化问题的灰色粒子群算法。
2.2ACA算法的改进
蚁群算法虽然有很多优点, 如分布式计算能尽量避免早熟收敛;贪婪式搜索可尽早找出最优解, 缩短计算时间;较强的鲁棒性可使求解性能不依赖于初始路线的选择;良好的开放性使算法具有较强的全局搜寻能力。但同时也存在搜索效率低、易于停滞陷入局部最优等缺陷。其主要的改进策略有:针对解空间, 有蚂蚁系统的改进、信息素参数的改进以及引入其他优化算法的混合算法改进。文献[23]提出了改进的ACS算法, 提高了算法的搜索效率。文献[24]提出了带精英策略的蚂蚁系统, 可以更早地找出较好的解。文献[25]提出了基于优化排序的蚂蚁系统, 解决了算法后期解空间之间差异减小带来的选择压力问题。文献[26]通过自适应改变信息素的挥发度参数提高算法的全局搜索能力。文献[27]采用变量的信息素强度, 解决了扩大的解空间与寻优之间的矛盾。文献[28]提出了基于人工免疫算法和蚁群算法的混合算法。文献[29]基于蚁群算法和粒子群算法, 提出了一种融合PSO算法与蚁群算法的混合算法。文献[30]将禁忌搜索算法与ACA相结合, 提出了TS-ACA, 应用取得良好效果。
2.3PGSA算法的改进
模拟植物生长算法是针对整数规划全局优化问题而提出的一种仿生算法。由于PGSA的应用现在还处于探索阶段, 因而存在实用性差、计算步骤复杂等缺点。鉴于此, 针对PGSA的改进极少。文献[17]提出了基于形态素浓度和随机搜索机制的改进PGSA, 应用结果显示改进的PGSA具有较强的全局搜索能力和良好的稳定性。文献[31]提出了基于模拟植物生长的BP神经网络学习算法, 实例证明该混合仿生算法有利于BP神经网络逼近精度的提高。
2.4AIA算法的改进
人工免疫算法具有良好的个体多样性保持机制、较强的摆脱局部极值全局寻优的能力等, 但也有一些不足:容易陷入局部最优的平衡态、进化后期搜索停滞不前, 使得算法最终搜索的结果往往不是全局最优解。针对这些不足, 对AIA主要的改进方法有:
(1) 编码的改进。一般地, 编码方式分为实数编码 (如二进制编码、自然数编码) 和离散编码2种。文献[32]采用二进制编码, 将AIA应用于水库群中长期优化调度的研究。文献[33]对抗体采用自然数编码, 实例应用显示了改进AIA 的可行性和高效性。
(2) 免疫算子的改进。包括对变异算子、选择算子、克隆算子等进行的改进。文献[34]将抗体的高位、低位两个基因部分赋予不同的变异率和自适应的变异率, 改善了算法的优化能力。文献[35]提出的自适应免疫算法, 在交叉、变异和选择基础上增加了自适应扩展算子, 在保证全局收敛的同时提高了算法的局部搜索能力。文献[36]采用了模拟退火选择算子, 使算法从局部最优解中摆脱出来, 提高了全局最优解的搜寻能力。文献[37]提出了模拟免疫系统克隆选择过程的克隆选择算法, 替换群体中评价值低的个体来产生群体的多样性。
(3) 混合AIA算法。将粒子群算法、遗传算法、DNA 算法等优化算法与AIA相互结合使用, 可以达到扬长避短的目的。文献[14]提出了基于免疫算法的免疫粒子群优化算法, 并将其应用于求解梯级水电站短期优化调度问题, 获得较优的优化调度方案。文献[38]提出了基于免疫原理的蚁群算法应用于组合优化问题, 加快了算法的搜索速度和搜索范围。文献[39]提出了一种基于免疫禁忌的混合算法, 求解精度高, 获取了符合实际的全局最优解。
3在水库 (群) 优化调度中的应用
水库 (群) 优化调度是一个非线性、强约束、多阶段的组合优化问题, 即在给定调度期内径流过程和各调度时段综合利用要求的前提下, 确定水库的各时段蓄放水过程, 使调度期内总发电量 (或发电效益, 或系统保证出力) 最大。仿生算法作为求解组合优化问题中实用有效的算法之一, 在水库 (群) 优化调度领域的应用也愈加广泛。下面以水库 (群) 年发电量最大为目标函数, 讨论各种仿生算法在水库 (群) 优化调度问题中具体的应用步骤。
3.1PSO的应用步骤
Step1:确定粒子群的规模m。
Step2:由总的计算阶段数确定粒子的空间维数, 并根据各阶段的水库水位的可行变化范围, 随机初始化该粒子群的位置和速度。
Step3:以发电量作为每个粒子的适应值, 计算每个粒子的适应值。
Step4:比较每个粒子的适应值与个体极值, 如果较优, 则更新个体极值为该粒子的适应值;反之, 判断是否接受恶化解。
Step5:比较每个粒子的适应值与全局极值, 取较大者作为新的全局极值。
Step6:更新每个粒子的位置和飞行速度。
Step7:检验是否满足迭代终止条件。如果当前迭代次数达到了预先设定的最大迭代次数, 或达到最小误差要求, 则迭代终止, 输出结果, 否则转到Step3, 继续迭代。
3.2ACA的应用步骤
Step1:定义人工蚂蚁走过的每条路径代表问题的一个解, 即各时段库容离散点组合, 随机初始化 个人工蚂蚁及其路径, 并将各种路径加入到路径集合。
Step2:设定迭代次数或终止条件, 开始循环迭代。在每次迭代中, 蚂蚁根据状态转移规则选择新路径, 并对库容离散点组合中特定库容进行变异处理, 随机变异为新的库容离散点, 将新的局部寻优路径加入路径集合。
Step3:迭代结束, 计算各蚂蚁当前路径的目标函数值, 即蚂蚁路径对应的电站年发电量, 记录当前最优路径。对路径集合更新信息素痕迹。
Step4:检查迭代终止条件。若不满足迭代终止条件, 回到Step2继续迭代;若满足迭代终止条件, 输出最优路径即库容离散点组合。
3.3PGSA的应用步骤
Step1:输入原始数据, 如入库流量、各时段水位、各种约束等, 并将时段末水位采用整型控制变量表示。
Step2:给定控制变量的初始值, 作为初始基点 (树根) , 并检验是否满足约束条件。如不满足, 则修改该初始值, 在进行检验是否满足约束条件;若满足, 则求出相应的目标函数初值, 即初始发电量。
Step3:选取步长, 在基点附近寻找满足约束条件的生长点, 求出对应的发电量与初始发电量比较, 并将发电量小于初始发电量的生长点放入生长点集内。
Step4:计算生长点集内所有生长点的发电量与形态素浓度。
Step5:判断是否满足收敛条件。如果迭代次数达到规定的迭代次数, 则计算结束;否则, 进行下一步。
Step6:选取在区间[0, 1]的随机数, 将该随机数落入形态素浓度状态空间中, 所落区间对应的生长点即为下一次循环的新基点。返回Step3进行循环。
3.4AIA的应用步骤
Step1:采用实数编码, 列出以发电量为目标函数的表达式。
Step2:给机体注射疫苗, 使其产生初次免疫应答, 并从产生初次免疫应答的抗体中选择m个作为初始种群, 并且随机生成n个抗体, 其中n是记忆库的大小。
Step3:对初始抗体进行评价, 并形成父代群体, 将初始群体进行排序, 并取前m个个体构成父代群体, 再次排序, 同时取前n个个体存入记忆库中。
Step4:判断是否满足结束条件, 若满足, 则计算结束;否则继续下一步操作。
Step5:新群体的产生, 基于Step4的计算结果对抗体群体按照其评价结果进行交叉和变异处理, 得到新群体。再从记忆库中取出记忆的个体, 共同构成新一代群体, 转入Step3。
4应用中存在的问题
随着流域的梯级开发, 水库 (群) 优化调度问题在更多约束条件和精确的全局最优解的限制下, 呈现出高维、非线性的复杂系统过程。近年来, 在采用仿生算法求解水库 (群) 优化调度问题的过程中, 发现了诸多问题, 总结起来, 主要表现在以下几方面:
(1) 收敛性分析。
一方面, 仿生算法是基于生物群体或个体的本能、通过模拟无意识的行为来求解水库 (群) 优化调度模型的, 尽管原理清晰, 但缺乏成熟、严格的数学基础, 其收敛性很难得到证明, 特别是仿生算法应用于求解高维、多约束的水库 (群) 优化调度模型过程中收敛性分析与证明更难。另一方面, 鲜有针对高维、多目标、多约束的水库 (群) 优化调度模型全局最优解的理论研究, 只一味追求全局最优解, 忽略了多峰值解之间的关系。
(2) 初始种群数目与计算速度之间的矛盾。
大多数仿生算法都存在容易陷入局部最优解的不足, 这与选择的初始种群数目之间关系重大。一般来说, 种群数目越多, 算法的收敛性越好, 越容易避免陷入局部最优解, 但是求解的效率会大大降低。如何从理论上确定满足全局收敛条件下的种群数目是解决算法易陷入局部最优解的有效途径。
(3) 参数对算法结果的影响分析。
参数对算法性能的影响较大, 其选择和设置没有普遍使用的方法, 现如今都采用试算的方法, 仅仅依靠经验得出, 使得参数设置就实际问题的依赖性较强。因此, 针对不同流域的不同水库, 各项参数对仿生算法的收敛性、解空间的搜索效率以及全局最优解的影响机理分析不足, 研究需要进一步的深入。
(4) 约束条件的处理。
如何将多约束下的目标函数转化为无约束条件的目标函数是求解水库 (群) 优化调度问题的一大难点。一般是利用罚函数进行转化。但由于罚因子需要经过多次反复试验才能确定, 计算效率低, 因此在约束条件的处理上办法不多。
5结论及展望
由于仿生算法在应用中存在不足, 因此, 应该着力从上述的几点对算法进行改进。即便如此, 随着对仿生算法研究的不断深入、各种基于仿生学的混合算法的出现、优化性能的提高、应用能力和灵活性的增强, 逐渐显示出其在水库 (群) 优化调度应用上强大的生命力。今后, 对于仿生算法在水库 (群) 优化调度上的研究方向大致总结为以下几点:
(1) 算法理论的研究。
迄今为止, 绝大多数的仿生算法仍停留在经验阶段, 其理论基础有待完善, 仿生算法的收敛性、收敛速度和搜索机制还有必要进一步研究。
(2) 关于参数选定。
对算法参数的设置处于摸索、依靠经验的阶段, 各参数对算法的影响、参数选取的理论标准有待深入研究。
(3) 混合仿生算法的研究。
每种仿生算法都其自身致命的弱点, 特别是对于高维、非线性、多约束的水库 (群) 优化调度问题, 任何单一的算法都会面临优化性能和时间性能的双重挑战。因此, 混合仿生算法将是未来研究的一个热点。
(4) 寻求高效的仿生算法。
随着水电能源系统规模的日趋庞大, 使得求解的水库 (群) 优化调度模型出现高维、多约束、多目标等复杂系统特征, 设计实用性高的仿生算法仍是一个难题。
摘要：介绍了几种常见的仿生算法 (如粒子群算法、蚁群算法) 和几种新型的仿生算法 (如模拟植物生长算法、人工免疫算法) , 对各算法的原理及各类改进方法进行了综述, 讨论了仿生算法在水库 (群) 优化调度研究中的应用以及存在的问题, 最后对仿生算法的发展进行了评述与展望。
水库群调度 第6篇
1流域概况
辽河流域位于我国东北地区,是我国7大流域之一,流域内河流众多、水系复杂,水资源利用程度高。其中,辽河干流自北向南纵贯辽宁省中部,是流域内的主要河流之一,流经辽宁省经济腹地,长年为其提供必需的生产生活用水,对辽宁省社会经济发展起到了巨大的推动作用。辽河上游支流上起控制性作用的水库主要有清河、柴河2座,分别位于上游清河、柴河支流。2座水库均是以防洪、灌溉为主,兼顾工业供水、养殖的大型水利枢纽工程,具有多年调节的运行特征。可通过2座水库的联合调度,达到改善下游河流水生态环境的目的。
2水库群供水规律分析
目前,清河、柴河2座水库的供水任务主要包括农业、城市生活及工业供水,其中城市生活及工业供水保证率较高,供水量年际变化不大,基本趋于稳定,农业供水量相对较多,供水总量模糊,过程不确定,受当年天然来水情况影响较大,同时,2座水库的运行对生态供水考虑较少,缺乏明确合理的生态供水过程。随着辽河流域水资源总量的逐年下降,为了缓解紧张的用水形势,规划建立相关引水工程,外调水的引入和生态供水任务的添加必然会改变水库原有的供水格局,因此,需要重新分析梳理各项供水指标,制定合理的供水过程。
2.1农业供水规律分析
辽河流域内大小灌区密布,代表性的有开原、盘山、大洼3处大型灌区,灌区中的大部分农业用水基本上由清河、柴河水库提供。鉴于灌区均位于辽河干流下游,为了充分发挥2座水库的供水相互补偿作用,对农业供水采用联合供给的方式,农业供水总量取2水库多年实际供水系列中75%保证率对应的农业供水量,在此基础上,增加相关引水工程中用于改善农业供水的水量,年内供水过程按历年逐月(旬)供水的平均值进行等比例放大。
2.2生态供水规律分析
为了改善辽河流域的生态环境,要求水库对下游河道提供一定的生态用水量。水库的生态供水应结合下游河道的生态需水过程进行确定。为了反映下游河道的原始径流过程,采用Mann-Kendall非参数突变检验法[1]对下游铁岭水文站19562012年实测年径流过程进行了分析,确定1965年为下游河道径流开始发生突变的年份,据此,将1956-1965年径流过程用于河道生态需水量计算。
鉴于计算资料系 列较短,结合Tennant法[2]和逐月频 率法[3]的计算思想,取各月平均流量的30%作为维持铁岭站河流基本生态环境的最小生态流量,以各月平均流量的60%作为铁岭水文站适宜生态流量。
辽河下游河道的总水量主要包括清柴河水库泄放水量、上游自身来水量和区间来水量。由于汛期上游自身来水量和区间来水量较大,再加上水库的泄流,河流生态需水能够自然满足,因此,重点研究非汛期水库的生态供水过程。区间来水过程的确定考虑最不利情况,即采用枯水年的区间来水,最后在下游河道生态需水量中扣除该部分水量,得到2水库的联合生态供水过程(汛期除外)见表1。
万 m3
3供水与引水联合调度规则研究
长距离引水后水库群的联合调度变得更加复杂,如何在保障各项供水指标的前提下提高长距离引水的高效性是问题复杂性的一种表现,因此,需要分别建立供水与引水2项调度规则,指导水库群的科学调度。
3.1基于生态流量分级控制的供水规则基本形式
水库生态调度的核心任务是协调社会经济与生态环境之间的关系,通过合理调配各项供水最终达到“双赢”的目的。在生态调度中,若仅采用单一生态流量进行控泄,对生态流量的确定要求较高。若生态流量设定较低,会造成丰水年入库水量不能发挥最大的生态效益;若生态流量设定较高,当遇枯水年时,又不能够保证为下游提供最小的生态流量。为了避免单一生态流量确定的局限性,结合表1计算成果,将水库生态供水分为2级:最小生态供水和适宜生态供水。
从流域调度总控的角度出发,采用聚合水库调度图[4,5]的方式来指导辽河流域水库群的生态调度。设水库承担的供水任务包括:城市生活及工业供水(A1)、农业供水(A2)、生态供水 (A3),面向生态的聚合水库调度规则基本形式为:根据各项用水户的重要程度由上至下设定3条供水限制线(2、3、4),以线1和5为边界将调度图划分成4个调度区域,见图1。
Ⅰ供水区:A1、A2正常供水,A3按适宜生态供水。
Ⅱ供水区:A1、A2正常供水,A3按最小生态供水。
Ⅲ供水区:A1正常供水,A2、A3限制供水。
Ⅳ供水区:A1限制供水,A2、A3不供水。
3.2水库群引水规则基本形式
跨流域引水主要是针对水资源空间分布不均匀这一特征, 将水资源充沛流域的多余水量通过引水工程长距离引入水资源短缺流域,实现水资源的高效利用。
引水图可以为水库合理引水提供参考,为了对应聚合水库供水规则,同样采用聚合引水规则的形式。从高效引水的角度出发,由上至下共设定2条引水控制线(7和8),以线6和9为边界将引水图划分成3个引水区域[6],见图2。
Ⅴ区为不引水区;Ⅵ区为按一定规则引水区,采用比例引水的规则,根据面临时段满引和不引水线的相对位置,插值确定引水量;Ⅶ区为满引水区,按照最大引水能力引水。
4模型构建与优化求解技术
4.1模型构建
跨流域引水后水库群联合调度模型主要围绕对长距离、高成本引水的高效、合理利用,面临时刻的决策信息包括供水与引水2类,在模型的构建中,需要权衡各项供水指标,模型具有多变量、多目标的特点。
4.1.1目标函数
考虑水库群供水与引水的复杂性,将模型目标函数设定为2个:首要目标为在给定的规划引水量基础上,保证城市生活及工业、农业供水,优化年内供水过程,使最小生态供水与适宜生态供水保证率最大;其次,在满足各项供水保证率的基础上,优化年内引水过程,使多年平均引水量与弃水量之和最小。
(1)目标函数1。最小生态与适宜生态供水保证率最大:
(2)目标函数2。多年平均引水量与弃水量之和最小:
式中:Pemcoin为最小生态供水月保证率;Pescuoit为适宜生态供水月保证率;α为保证率权重系数;R(i,j)、SU(i,j)分别为聚合水库第i年第j个调度时段的总引水量和弃水量;n为计算资料系列年限;m为年内调度时段数。
4.1.2约束条件
(1)水量平衡约束:
式中:Vit+1、Vit分别代表第i个成员水库t时段的末、初库容; Ii、Rit、Wti、Lit分别代表第i个成员水库t时段的来 水量、引水量、供水量和损失水量(包括弃水)。
(2)库容约束:
(3)引水能力约束:
式中:SDt代表聚合水库t时段的引水量;SDmax代表引水管道的最大引水流量。
(4)各项供水保证率约束:
式中:pij、Pij分别代表第i个成员水库第j项供水任务的实际保证率和设计保证 率,本研究城 市生活及 工业供水 保证率为95%、农业供水保证率为75%;dij、Dij分别代表 第i个成员水 库第j项供水任务的实际破坏深度和规定最大破坏深度,城市生活及工业供水破坏深度不超过10%、农业供水破坏深度不超过30%、生态供水破坏深度不超过20%。
4.2基于遗传算法与逐次逼近法耦合的模型求解技术
4.2.1联合调度模型分解
结合前述确定的2个单目标函数,将模型分解成2个阶段单目标模型分别求解。
(1)单目标调度模型Ⅰ。该模型由目标函数1和相应的约束条件构成,暂时不考虑引水的高效性,将规划给定的年均引水总量在年内均匀分配(7、8月份不引水除外),优化出对应生态供水保证率最大的聚合水库供水规则。
(2)单目标调度模型Ⅱ。该模型由目标函数2和相应的约束条件构成,在单目标调度模型 Ⅰ 计算成果的基础上,将其作为约束条件,通过优化引水量与引水过程,得到最优引水规则。
4.2.2模型求解方法
模拟-优化方法是目前求解水库优化调度规则的常用手段,该方法思路清晰、方便灵活,适用于解决库群引水与供水联合优化调度这类复杂问题。基于模拟-优化思想,采用长系列模拟优化方法求解。模型求解步骤如下。
(1)水库群来水、各项供水分析。该部分为模型的输入部分,结合水库群供水规律分析结果。
(2)调度时段、状态变量、决策变量确定。根据北方水库来水与供水特点,将汛期(6-9月)按旬、非汛期按月共划分成20个调度时段,状态变量定为水库库容,决策变量包括引水与供水2类决策变量。
(3)供水与引水图线型初设。供水图线型按照前述供水规则基本形式设定,引水图线型在求解模型Ⅰ时按年内均匀引水设定,在求解模型Ⅱ时按满引、一定规则引水和不引3级模式设定。
(4)单目标模型Ⅰ求解。采用GA算法生成供水规则初始解,在此基础上进 行微调,通过POA算法生成 供水规则 最优解。
(5)单目标模型Ⅱ求解。在单目标模型Ⅰ计算成果的基础上,保持其供水规则不变,采用GA算法生成引水规则初始解, 通过POA算法微调生成引水规则最优解。
模型求解总体流程见图3。
5供水与引水联合调度方案确定
5.1供水与引水规则优化过程分析
根据前述模型求解流程,对聚合水库供水与引水规则的优化分为以下4步。
(1)步骤1。均匀分配引水过程,供水规则初步优化(GA)。
(2)步骤2。均匀分配 引水过程,供水规则 进一步优 化 (POA)。
(3)步骤3。供水规则 确定情况 下,引水规则 初步优化 (GA)。
(4)步骤4。供水规则确 定情况下,引水规则 进一步优 化 (POA)。
优化过程中几项主要指标变化情况见表2。从表2中可以看出,各项指标随着优化过程的逐步进行均向着更为理想的情况发展,步骤1和步骤2偏重于对 供水规则 的优化,经步骤2优化后农业供水保证率指标由74.36% 提高到79.49%,满足设计 的农业供 水标准75%,最小生态 供水保证 率指标由72.65%提高到81.41%,优化程度最为明显,适宜生态供水保证率也有一定的提高,但由于均化了年内引水过程,导致年均引水量和弃水量偏多;步骤3和步骤4偏重于对引水规则的优化,因此,各项供水保证率指标变化程度不大,仅最小生态供水保证率由81.41%提高到89.32%,但年均引水 量和弃水 量有了较大的下降幅度,其中,年均引水量由46 995万m3下降到39 279万m3,年均弃水量由16 334万m3下降到10 759万m3, 同时,可以发现步骤3和步骤4中各项指标变化甚微,说明供水规则与引水规则经过逐步优化后,基本收敛到最优情况。
5.2联合调度方案确定
通过对上述优化过程分析,最终确定辽河流域聚合水库供水与引水联合调度图见图4、图5。
在保证防洪安全的基础上,清河、柴河水库运行策略如下。
(1)当总库容处于Ⅰ区时,清河、柴河水库城市生活及工业正常供水,考虑农业与生态供水的复用性,按农业与适宜生态两项供水指标的最大值放水,各水库的放水量根据各库月初兴利蓄水量按比例分配。
(2)处于Ⅱ区时,2水库城市生活及工业正常供水,取农业与最小生态供水最大值进行放水,各水库放水分配规则同(1)。
(3)处于Ⅲ区时,2水库城市生活及工业正常供水,农业和生态限制供水,取两项限制供水指标的最大值放水,各库放水分配规则同(1)。
(4)处于Ⅳ区时,城市生活及工业限制供水,农业和生态不供水。
清河、柴河水库引水策略如下。
(1)当总库容处于Ⅴ区时,2水库均不引水。
(2)处于Ⅵ区时,按照面临时刻满引水线和不引水线的位置插值确定引 水总量,根据各水 库月初蓄 水量按比 例分配引水。
(3)处于 Ⅶ 区时,按照最大 引水能力 引水,引水分配 规则同(2)。
5.3生态效益评价
河流生态环境评价涵盖水文、水质、生物、物理结构等多项指标,河流水质情况是其中的一项重要指标。本文以铁岭水文站为研究对象,选取化学需氧量(COD)水环境容量和氨氮浓度2项水质评价指标,对实施联合调度方案前后下游河流水质情况进行对比分析,其中,水环境容 量的计算 采用零维 计算公式[7],忽略水体自净能力,计算结果见表3、图6。
从计算结果可以看出,联合调度后,枯水期COD水环境容量增加较为明显,尤其是2月份增率高达5.8倍,浓度含量由 Ⅴ类标准降为Ⅳ类,主要是由于2月份COD浓度含量最高,水环境容量相对较少,使水库生态供水的稀释效果显著,同时,其他各月COD水环境容量也有不同幅度的增加,各月浓度含量均降到Ⅲ类水质以下。氨氮浓度同样在枯水期减少程度明显, 其中,1月份氨氮浓度降低了16.8%、2月份降低 了30.7%,3月份降低了12.3%,4月份降低了24.6%,9-12月份氨氮 浓度也有不同程度的减少。总之,实施水库群与引水工程联合调度后,对下游河道水质水量均有较大程度的改善。
注:铁岭站5-11月中 COD浓度含量均属Ⅲ类水,水质较好,仅考虑。
6结论
从改善辽河流域水生态环境入手,结合流域水资源规划中的相关引水工程,对原水库农业供水进行了重新梳理,农业供水应充分利用水库群的总库容进行联合补偿供应,同时,增加水库生态供水任务,确定了清河、柴河2座水库合理的联合生态供水过程。
水库群调度 第7篇
关键词：抑咸调度,自优化模拟技术,珠江流域,骨干水库
由于全球气候变化、海平面上升、河道无序采砂、河道外用水增加和下游贮水能力不足等原因,珠江河口地区咸潮上溯现象日益严重,澳门及珠海等地供水形势十分严峻。自2005年1月起,珠江流域连续实施了多次枯水期水量统一调度,但抑咸调度流程长,骨干水库涉及区域广,是一复杂的混联系统,调度难度大。一般优化方法难以满足抑咸调度要求,而对复杂系统常用的模拟模型又不能实现目标优化。论文利用自优化模拟技术,研究建立了珠江骨干水库群抑咸调度的自优化模拟模型。
1 自优化模拟基本原理
一般模拟技术通过模拟获得对某一输入的输出响应。对水库系统来说,是在来、用水序列已知,给定初始条件下,按一定调度规则形成的调度过程线,其输出仅是一种自然响应,不具备使输出响应趋于最优目标的功能,属开环控制方式。要实现控制模拟,必须改开环控制为闭环控制方式,使输出结果反馈到输入端,并生成对系统进行控制的反馈修正量,自动形成控制模拟线,引导模拟结果趋于目标最优值。这种模拟系统类似于自适应控制系统,如图1所示。
对水库系统而言,水库的水位变化过程完全描述了水库运行时的状态。自优化模型通过“在线识辨”的自适应环节反馈修正量,综合水库调度运行规则及其他约束条件引导系统模拟结果进一步优化,使模拟的调度线逐渐收敛于最优控制线。
2 抑咸调度的自优化模拟模型
由于珠江流域骨干水库群是一复杂的混联系统,由西江(含支流郁江)和北京骨干水库组成。即存在天一、龙滩和岩滩的串联系统,也存在百色和飞来峡的并联系统。除5个骨干水库外,另有武宣、贵港、石角和思贤滘4个水文站点,调度节点如图2所示。
西北江通过思贤滘汇入珠江三角洲,该断面流量与下游咸潮强度密切相关,因此以思贤滘为抑咸关键控制断面。
2.1 目标函数
水库群优化调度目标除抑咸外,还应包括梯级电站发电效益、航运和生态环境等。根据《珠江水资源综合规划报告》:西、北江河道内需水量取航运需水、生态需水和压咸需水用值三项需水的外包线:武宣站1 500 m3/s、贵港413 m3/s、石角343 m3/s、思贤滘2 500 m3/s,其中下游关键控制断面思贤滘的生态流量为2 200 m3/s。在抑咸调度中抑咸是尽量满足的硬指标,在建模时以控制断面流量的形式将该目标转换为约束条件。则原多目标优化问题转化为在满足抑咸约束、航运和生态条件下的发电目标优化问题。
发电效益E发电可用函数表示,即:
式中:A(m)为出力系数;QD(m,t)为第m个水库t时段的发电流量;H(m,t)为m个水库t时段的平均发电水头;Δt为计算步长;M为电站个数;T为总时段数。
2.2 约束条件
(1)水库水量平衡约束。
式中:V(m,t)、RW(m,t)、W(m,t)、LW(m,t)分别为第m个水库t时段库容、入库水量、出库水量和损失水量;q(m,t)为第m个水库t时段的出库流量。
(2)出库流量约束。
式中:QDmin(m,t)、QDmax(m,t)分别为第m个水库t时段最小、最大允许过机流量;qmin(m,t)、qmax(m,t)分别为第m个水库t时段最小、最大允许出库流量。
(3)出力约束。
式中:N(m,t)、Nmin(m,t)、Nmax(m,t)分别为第m个水库t时段出力、允许最小和最大出力;NSUMmin(t)为梯级t时段允许最低总出力。
(4)水库库容(水位)约束。
式中:Vmin(m,t)、Vmax(m,t)分别为第m个水库t时段允许库容上下限。
(5)河道水量演进约束。
其中:∑C=1
Q(i,t)为第i个节点t时段的流量。
(6)变量非负约束。
3 模型求解
根据图2,以思贤滘流量为目标控制流量,当目标控制断面流量小于目标流量,以差值反馈至武宣、贵港和石角,即以武宣站为协调变量将串、并联水库联系起来,分别进行各自子系统的自优化模型求解。
3.1 串联系统
在初始模拟调度线的基础上,利用水库群单库逆、顺时序进行优化控制模拟,在此基础上,利用水库的最优决策域,通过上下游水库之间的耦合协调,实现水库群的整体优化。
(1)逆、顺时序模拟及其特点。
由逆时序所得的水位(库容)和顺时序所得的水位(库容)除了在计算周期始末和既不发生弃水又不发生缺水的时段相等外,在其他时段形成一个封闭的区域,该区域即为水库调度最优决策域。上下游水库的耦合正是通过这一决策域来实现的。
(2)顺、逆流向模拟及其特点。
一次逆流向模拟包括对每个水库逆、顺时序两次模拟:以控制断面流量约束逆推得出各水库的缺水过程;顺流向模拟包括每一水库进行逆、顺时序两次模拟过程:根据区间来水及反馈修正量,通过水库决策域耦合,按约束条件建立新的系统模拟控制线。
3.2 并联系统
武宣以下的并联系统,水库之间没有明显的水力联系,不存在顺、逆流向之分,只需进行逆时序模拟决策和顺时序模拟决策。在武宣流量一定的情况下,通过协调贵港、石角两站流量,实现并联系统的最优调度。
3.3 串联系统与并联系统的耦合关系
自优化模拟决策时,串联系统与并联系统通过武宣站实现耦合:并联系统自优化模拟决策依赖于武宣流量,反过来又为串联自优化模拟决策提供依据,决定串联系统的补水水量。两者紧密联系,经反复迭代协调,实现整个混联系统的全局最优。骨干水库群自优化模拟流程见图3。
4 算例分析
一般而言,枯水期与咸潮上溯期是同步的。珠江枯水期为11月至次年3月, 1998-1999为枯水期P=97%的典型水文年,根据珠江骨干水库群抑咸调度的自优化模拟模型,以实测资料作为系统输入,计算分析思贤滘的流量变化,见图4。
在15个时段中,调度前只有2个时段满足思贤滘断面抑咸流量要求,有4个时段满足生态流量要求;经骨干水库调度后,所有时段均满足生态流量要求,只有4个时段不满足抑咸要求。
珠江干流水库群抑咸调度跨度大,距离思贤滘最近的水库岩滩和百色均有6 d的流程。飞来峡距离控制断面较近,但为日调节水库,作用有限。骨干水库的控制面积只占思贤滘断面控制面积的36%,无控区间大,区间来水难以利用,无法将后期水量调蓄至前期,致使后期流量较大,而前期整个12月份仅满足生态流量要求,不能满足抑咸要求。凸显出中下游控制性水利枢纽亟须建设。尽管如此,通过西、北江骨干水库的联合调度,抑咸控制断面思贤滘的断面流量还是得到极大的改善。
5 结 语
珠江骨干水库群抑咸调度是一个大系统大跨度多维多目标的优化问题,抑咸调度难度大。实例计算表明,自优化模拟模型利用现代控制论的基本原理,对模拟过程进行最优控制、引导。在求解复杂大系统优化问题,具有仿真好、运算速度快的优点,很好地解决了决策后效性问题,层次结构简明、紧凑、收敛速度快、计算时间少,且模拟过程容易进行控制。
参考文献
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响水水库初步设计水库兴利调度分析 第8篇
响水水库 (烟水配套水源工程) 位于潘家庄镇夏溪村, 与潘家庄镇相距约10.8km, 与兴仁县相距约22km。水库坝址距下游白家冲约1.77km, 坝址以上流域集水面积2.77km2、主河道长2.76km、主河道坡降8.3%, 多年平均流量为0.06m3/s。响水水库是以灌溉烟田为主, 兼顾人畜饮水的小[1]型水源工程。
2 水库兴利调度分析
响水水库为多年调节的水库, 为合理解决水库天然来水与用水之间的矛盾, 使水库尽可能发挥应有的效益, 需要编制水库兴利调度计划。
2.1 水库运行方式
响水水库正常蓄水位1564m, 正常蓄水位以下库容115万m3, 死水位1536m, 死水位以下库容3.6万m3, 兴利库容109.4万m3 (死水位以上泥沙淤积量为1.94万m3) , 库容系数58.1%, 为多年调节水库。水库供水任务依次为灌溉供水和人畜用水, 不承担下游防洪任务。
响水水库运行方式根据来水量、用水量及水库调节性能确定。根据径流调节计算章节分析结果, 在保证率P=95%的情况下, 相应枯水年入库径流量不能满足需水量要求, 水库调节性能为多年调节。
根据径流分析计算结果, 丰水期为5月~10月, 枯水期为11月~次年4月, 相应的蓄水期为5月~10月, 供水期为11月~次年4月。水库从5月初开始蓄水, 直至蓄到正常蓄水位1564m, 富余水量通过溢洪道下泄。每年10月份开始供水, 水库水位逐渐下降, 直到4月末库水位降到最低, 因水库具有多年调节能力, 多数年份未运行至死水位, 为保证供水安全, 当供水期末水库仍未运行到死水位时, 多月来水量储蓄到水库中。当来水量小于P=95%的设计径流量时, 水库首先保证人蓄正常供水, 再考虑适度灌溉供水, 灌溉用水允许缩减50%;当来水量小于P=80%的设计径流量且大于P=95%的设计径流量时, 水库首先保证人畜正常供水, 灌溉用水缩减26%。
2.2 生态水下放措施
为了便于工程管理, 提高工程措施实用性, 响水水库生态用水和灌溉、生活用水采用同一取水口, 生态基流管连接于取水口出口处, 采用直径0.10m的钢管, 并设置控制阀, 设计生态基流流量0.006m3/s。取水口进口底板高程为1533.30m, 高于淤沙高程1531.32m, 满足取水要求。水库蓄水初期通过泵站提水下放生态环境用水。
2.3 初期蓄水计划
根据施工组织设计规划, 响水水库总工期26个月, 其中工程筹建期5个月, 工期为第一年1月~5月, 工程准备期4个月, 工期为第一年6月~9月, 主体工程施工期19个月, 工期为第一年10月~第三年4月, 水库初期蓄水时间为第三年5月初。响水水库为多年调节水库, 根据《水库调度设计规范》 (GB/T50587-2010) , 水库初期蓄水入库径流保证率按P=75%和P=50%计算, 为保证下游生态用水要求, 蓄水期间下放生态用水流量为0.006m3/s。
根据径流计算结果, 响水水库坝址多年平均天然径流量为0.06m3/s, 年径流变差系数Cv=0.32, P=50%年径流流量为0.058m3/s, P=75%年径流流量为0.046me/s。根据长系列径流计算成果, 1976~1977年平均流量为0.057m3/s, 5~10月平均流量为0.095m3/s, 与P=50%径流接近, 本次设计以1976~1977年作为P=50%典型年进行初期蓄水计算。1974~1975年平均流量为0.048m3/s, 5~10月平均流量为0.086m3/s, 与P=75%径流接近, 本次设计以1974~1975年作为P=75%典型年进行初期蓄水计算。设计典型年来水量过程按同频率法计算 (蓄水起始时间为5月, 因此采用汛期同频率缩放) 。初期蓄水阶段只考虑生态用水、设计灌溉用水和人畜用水, 蓄水位低于死水位时, 只考虑生态用水。
2.3.1 P=50%保证率条件蓄水分析
响水水库P=50%保证率条件下, 由于响水水库为多年调节水库, 水库初期蓄水不考虑供水, 扣除生态用水和库损, 直到蓄至正常蓄水位时, 开始供水, 从初期蓄水预测, 水库蓄至死水位需要7.3天, 蓄至正常蓄水位时需要131.9天。响水水库P=50%初期蓄水计算结果表明:来水量中:平均流量范围为0.01m3/s-0.26m3/s, 最大是8月3日。径流量范围为2.98万m3-24.6万m3, 最大是8月3日;用水量中:灌溉用水量范围为0万m3-4.60万m3, 最大是4月。人畜用水范围为0万m3-3.2万m3s。生态用水范围为0.52万m3-1.6万m3;库损失范围为0.315万m3-0.977万m3;月末蓄水范围为4.8万m3-115万m3, 对应蓄水水位为1528.000m-1564.000m, 弃水量为0-9.7万m3, 其中9月弃水量最大。
2.3.2 P=75%保证率条件蓄水分析
响水水库P=75%保证率条件下, 由于响水水库为多年调节水库, 水库初期蓄水不考虑供水, 扣除生态用水和库损, 直到蓄至正常蓄水位时, 开始供水, 从初期蓄水预测, 水库蓄至死水位需要3.7天, 蓄至正常蓄水位时需要367.9天。响水水库P=75%初期蓄水计算结果表明:来水量中:平均流量范围为0.01m3/s-0.23m3/s, 最大是6月3日。径流量范围为2.43万m3-20.0万m3, 最大是6月3日;用水量中:灌溉用水量范围为0万m3。人畜用水范围为0万m3。生态用水范围为0.52万m3-1.6万m3;库损失范围为0.315万m3-0.977万m3;月末蓄水范围为10.2万m3-114.7万m3, 对应蓄水水位为1528.000m-1563.800m, 弃水量为0万m3。
根据蓄水计算结果, P=50%平水年蓄至正常蓄水位需要131.9d (5月1日至9月9日) , P=75%偏枯水年蓄至正常蓄水位需要367.9d (5月1日至次年5月3日) 。
2.4 兴利运行调度
响水水库为多年调节水库, 根据《水库调度设计规范》 (GB/T50587-2010) 规定, 水库调度线采用长系列资料绘制。根据长系列兴利调节计算成果蓄水过程, 将长系列中95%和80%供水设计保证率以内年份同月蓄水位点绘在一起, 其上包线为保证供水线, 95%供水保证率下包线为95%降低供水线, 80%供水保证率下包线为80%降低供水线。兴利调度蓄水计算表明:为保证水库正常运行, 水库运行水位应在1559m以上。
3 结束语
新建响水水库调节年水量分配, 对于优化区域水资源配置, 保障当地重点工业项目发展和支撑盘县响水镇经济发展具有举足轻重的作用, 将解决18300亩烟地、300亩稻田的灌溉用水, 能有效缓解当地工程性缺水的需要, 为下游农村人畜供水, 改善当地生产生活条件, 提高烟区抵御自然灾害能力, 促进当地社会经济可持续发展作用较显著。
参考文献
水库群调度 第9篇
荔枝朗水库位于海口市琼山区三门坡镇谭文墟荔枝朗村附近，所属水系为铁炉溪，是一宗以灌溉为主的综合利用的小(1)型水库。坝址以上集雨面积4.49km2，河道比降4.25‰，河道长度4.5km。设计洪水位65.91m，相应库容342万m3;校核洪水位66.28m;相应库容373万m3;正常水位65.20 m，相应库容284万m3;死水位58.50 m，相应库容22.5万m3。水库设计灌溉面积7800亩，现实际灌溉面积3900亩。
荔枝朗水库建于1965年11月，枢纽工程由大坝、溢洪道和输水涵管组成。大坝为均质土坝，坝顶长375m，坝顶高程67.8m，最大坝高12.3m，坝顶宽4.0m，大坝上游坝坡较平整规则，坡度为1:3.0，下游坝坡为1:2.5。上游坝坡为砼护坡，厚15cm。坝脚未设反滤排水设施。溢洪道位于大坝右侧，为宽顶堰，有闸控制，闸门高1.7m，侧墙为浆砌石挡土墙，底为浆砌石护面，堰顶高程63.50m，溢洪道过水净宽5.7m，底流消能。放水涵位于大坝0+264桩号处，为钢筋混凝土圆涵，尺寸(直径)为0.7m，长64m，管身进口高程56.30m，出口高程56.08m，最大允许通过流量2.61m3/s，进口闸门为直径0.8m的转动门盖，斜拉式螺杆启闭机启闭。
荔枝朗水库位于海南岛的东北部，所在区域为玄武岩侵蚀、剥蚀残丘地貌单元，区内多分布低矮残丘，地形波状起伏，地形标高为50～200m。枢纽工程区位于火山岩侵蚀残丘地貌单元，地势略有起伏，地表高程一般在50～150m之间，区内最高点为库区东南侧残丘顶部，高程130m，总体呈东南高、西北低的趋势。
2 洪水计算
2.1 设计暴雨计算
根据流域中心的暴雨均值和变差系数CV，采用P-Ⅲ型频率线曲线，CS=3.5CV，计算流域中心点的暴雨量。按汇流历时，查点面换算系数～汇流历时～集水面积关系图，查得面换算系数a，经点面折算得设计面雨量，由于水库集水面积小于10km2, a=1.00。成果详见下表1。
2.2 库容曲线
荔枝朗水库水位～库容曲线直接移用原成果，详见表2。
3 溢洪道堰流流量计算
荔枝朗水库溢洪当闸门不开时，水流形式为薄壁堰堰流公式进行计算，闸门全开时按宽顶堰堰流公式进行计算。
1)当不开闸时，堰型为薄壁堰，溢流曲线其泄流按(1)公式计算，溢流曲线计算成果详见表3。
2)开闸时为宽顶堰，溢流计算公式见式(2)，溢流曲线详见表4。
4 调洪计算
荔枝朗水库是以灌溉为主的综合利用的小(1)水库，溢洪道往往都设有闸门控制。在有闸控制的情况下，为同样满足下游防洪要求而所需的防洪库容要比无闸的小，如图1所示。而当防洪库容相同时，有闸控制的最大下泄量也可以较小些，如图(b)所示。
溢洪道设置闸门，还为下游避免区间洪水与上游洪水遭遇创造了条件，有利于下游的防洪。同时，也为水库兴利库容与防洪库容的结合提供了可能，洪水调节原理：根据水量平衡原理进行调节，起调水位按63.5.～65.2起调，当来水量小于库水位66.00m对应下泄流量7.57m 3/s时，可以不开启闸门，当入库流量增大时，且大于溢洪道下泄流量量时，考虑开启闸门，但维持正常水位不变应增加，当来水量加大时，闸门开度加大，直至洪水退至洪峰流量小于或等于8.2m3/s，闸门逐渐关闭，进入蓄水阶段。当荔枝朗按无闸控制从堰顶起调时，最大下泄流量达14.1m3/s，当根据闸门全开时泄流量时，最大下泄流量为14.8m3/s，从两种调方式分析，从堰顶调洪时，洪水位虽然较低，大坝安全，但下游防洪要求等级将大大提高。
从上述两种调节计算中可知，虽然水位不同，但最大下泄流量相差不大，最高库水位与起调水位之间的库容均约为100万m3，根据洪峰总量考虑，削峰较小，水库正常水位至堰项高程的库容为110万m3，当P=1%时，W24h=134万m3, W3d=147万m3，则洪量削减率26%～33%，溢洪道设计是可行的。
最优调度运行方案：根据上述洪水调节方案成果可知，最优开闸水位应在两种洪水调节方案洪水水位间存在最优开闸水位。最优运行调度方案，在保证大坝安全的前提下，不增加坝体抗洪能力的条件下，开闸高度在合理的条件下确定开闸高度。
通过调整闸门开度进行调洪时，最高库水位应处于这两者之间，且该下泄流量应最小。调整闸门开度进行洪水调计算，接合坝顶超高计算，初步试算以正常水位起调时的最高库水位作为坝顶超高计算值，闸门开度按孔流进行计算，孔流发生条件e/H<0.65，公式如下。
经试算当水位在控制在66.28m时，闸门开度e=0.35m，最大下泄流量8.2m3/s，库区校洪洪水位将达到最高库水位，坝项超高满足要求;当水位在控制在65.91m时，闸门开度e=0.365m，最大下泄流量6.42m3/s，库区设计洪水位将达到库水位65.91m，坝项超高也满足要求。
但当水位在66.28m，闸门全开时，最大泄量达38m3/s，当以65m高程起调时，66.28m对应下泄流量21.2 m 3/s;当水位在65.91m，闸门全开时，最大泄量达30.7m 3/s，当以65m高程起调时，水位在65.91m，下泄流量19.7m3/s。
5 结论
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