一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法，該方法包括以下步驟：步驟1，明確需要論證的連通工程中涉及的水庫(kù)及其基本情況；步驟2，根據(jù)水庫(kù)分布情況及水庫(kù)供水任務(wù)等設(shè)計(jì)相應(yīng)的連通方案；步驟3，應(yīng)用多目標(biāo)決策方法，建立了水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型；步驟4，采用多目標(biāo)遺傳算法ε?NSGAII優(yōu)化得到各方案下水庫(kù)調(diào)度的多目標(biāo)權(quán)衡解集(Pareto解集)；步驟5，利用可視化分析比較各方案的多目標(biāo)解集，評(píng)價(jià)各方案多目標(biāo)解集的優(yōu)劣，進(jìn)而給出水庫(kù)連通的可行性分析結(jié)果。本發(fā)明充分考慮了流域水文補(bǔ)償作用和水庫(kù)間庫(kù)容補(bǔ)償作用，對(duì)連通工程的可行性分析更具說(shuō)服力，有利于指導(dǎo)管理決策人員在水庫(kù)連通問(wèn)題上做出合理的決策。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對(duì)我國(guó)面臨的一系列水資源問(wèn)題和挑戰(zhàn)，水利部提出了河湖水系連通戰(zhàn)略，該 戰(zhàn)略旨在加快建設(shè)骨干水源工程和河湖水系連通工程，構(gòu)建"引得進(jìn)、蓄得住、排得出、可調(diào) 控的河湖水網(wǎng)體系"，W提高水資源調(diào)控水平和供水保障能力。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)已有不少的河 湖水系連通實(shí)踐工程，如南水北調(diào)工程、東水西調(diào)工程等，運(yùn)些調(diào)水工程使原本隔絕的河流 和流域?qū)崿F(xiàn)了連通，使河湖水系的連通格局發(fā)生了重大變化。自河湖水系連通戰(zhàn)略提出后， 國(guó)內(nèi)越發(fā)加快了調(diào)水工程的實(shí)施及河湖連通體系的構(gòu)建步伐。然而，由于河湖連通相關(guān)理 論的匿乏，對(duì)一些本來(lái)不需要連通的河流、水庫(kù)等提出了連通的要求，造成了不必要的經(jīng)濟(jì) 損失。為此，亟需深入對(duì)河湖水系連通的可行性、必要性及可能效果等方法體系的研究。
[0003] 河湖水系連通的目的是充分利用不同流域間的水文補(bǔ)償作用W及水庫(kù)群之間的 庫(kù)容補(bǔ)償作用。當(dāng)前的研究中，對(duì)于水文補(bǔ)償研究較多，一般是根據(jù)不同流域(水文區(qū)）徑流 或降雨的不同豐枯狀態(tài)的遭遇概率來(lái)確定是否通過(guò)連通?？盗岬?康玲，何小聰.南水北調(diào) 中線(xiàn)降水豐枯遭遇風(fēng)險(xiǎn)分析[J].水科學(xué)進(jìn)展.2011(01) :44-50.)利用聯(lián)合Copula函數(shù)建立 了南水北調(diào)中線(xiàn)工程的水源區(qū)與受水區(qū)年降水量聯(lián)合分布函數(shù)，結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算了豐 枯遭遇概率。馮平等（馮平，牛軍宜，張永，候紅雨.南水北調(diào)西線(xiàn)工程水源區(qū)河流與黃河的 豐枯遭遇分析[J].水利學(xué)報(bào).2010(08): 900-907.)運(yùn)用四元Copula連接函數(shù)構(gòu)造了四個(gè)水 文站天然徑流系列的四維聯(lián)合分布，研究了南水北調(diào)西線(xiàn)工程水源區(qū)河流與受水區(qū)黃河上 游的豐枯遭遇問(wèn)題，運(yùn)些豐枯遭遇的分析為連通工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。對(duì)于庫(kù)容補(bǔ)償， 當(dāng)前主要是定性分析，從水庫(kù)的調(diào)節(jié)能力等角度定性分析庫(kù)容補(bǔ)償能力，來(lái)決定是否進(jìn)行 連通。對(duì)于由蓄水工程控制的管道連通工程，不論是水文補(bǔ)償還是庫(kù)容補(bǔ)償，都是通過(guò)水庫(kù) 調(diào)蓄實(shí)現(xiàn)的。水庫(kù)是否能發(fā)揮好不同流域間的水文補(bǔ)償與庫(kù)容補(bǔ)償是發(fā)揮連通作用的關(guān) 鍵，故而此類(lèi)連通工程的必要性分析有必要結(jié)合水庫(kù)的調(diào)蓄過(guò)程，充分考慮其水文補(bǔ)償與 庫(kù)容補(bǔ)償作用。然而，現(xiàn)有研究均未設(shè)及水庫(kù)調(diào)蓄作用。因此，亟需一種行之有效的考慮水 庫(kù)調(diào)蓄作用的連通性分析論證方法，為其連通規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有水庫(kù)間連通性分析方法的不足，本發(fā)明在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上，提供 一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法。
[0005] -種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法，包括W下步驟：
[0006] 第一步，明確需要論證的連通工程中設(shè)及的水庫(kù)，掌握其分布情況、工程運(yùn)行情況 及供水任務(wù)等。
[0007] 第二步，根據(jù)水庫(kù)分布情況及水庫(kù)供水任務(wù)等設(shè)計(jì)相應(yīng)方案。
[0008] 2.1各個(gè)水庫(kù)之間沒(méi)有共同的供水任務(wù)，設(shè)定不連通方案、管道連通方案;不連通 方案中各個(gè)水庫(kù)之間單獨(dú)調(diào)度;管道連通方案中各個(gè)水庫(kù)之間設(shè)置連通管道，進(jìn)行聯(lián)合調(diào) 度。
[0009] 2.2各個(gè)水庫(kù)之間有共同的供水任務(wù)，設(shè)定不連通方案、聯(lián)合調(diào)度方案和管道連通 方案;不連通方案中各個(gè)水庫(kù)之間單獨(dú)調(diào)度;聯(lián)合調(diào)度方案中各個(gè)水庫(kù)通過(guò)優(yōu)化調(diào)整各時(shí) 段共同供水任務(wù)的分配系數(shù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度;管道連通方案中通過(guò)水庫(kù)間的管道和優(yōu)化調(diào)整 各時(shí)段共同供水任務(wù)的分配系數(shù)，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。
[0010] 第Ξ步，針對(duì)第二步中任一情況下得到的相應(yīng)方案，考慮水庫(kù)運(yùn)用過(guò)程中設(shè)及的 主要目標(biāo)之間利益的協(xié)調(diào)，建立相同的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型;所述的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合 調(diào)度模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件；
[0011] 對(duì)于供水水庫(kù)而言，常用的目標(biāo)函數(shù)有供水保證率越大越好、棄水量越小越好、供 水量越大越好、缺水指數(shù)越小越好等，具體根據(jù)水庫(kù)自身情況來(lái)確定。最常用的Ξ個(gè)目標(biāo)函 數(shù)供水保證率越大越好、棄水量越小越好、供水量越大越好可表示為：
[0012] 1)供水保證率最大
[0013] (1)
[0014] 式中，WSR代表供水保證率;T是總的調(diào)度時(shí)段;τ'是滿(mǎn)足用水需求的調(diào)度時(shí)段。
[00巧]2)棄水量最小
[0016] (2)
[0017]式中，SP指的代表多年平均棄水量;Ν為總的調(diào)度年份;J為連通水庫(kù)的個(gè)數(shù)；巧>/ 為第i時(shí)段j水庫(kù)的棄水量。
[001引3)供水量最大
[0019] (3)
[0020] 式中，WS代表多年平均引水量；眠 S/為第i時(shí)段j水庫(kù)供水量。對(duì)于供水水庫(kù)而言， 常見(jiàn)的約束條件如下所示：
[0021] 1)水量平衡約束
[0022] Si+i = Si+Ii+DW 廣 WS 廣 SP 廣 Ei (4)
[00剖式中，Si，Si+i代表i時(shí)段水庫(kù)初庫(kù)容和末庫(kù)容；11，0￥1，￥51，5?擬及61分別代表1時(shí) 段水庫(kù)入流，引水量（當(dāng)水庫(kù)有引水時(shí)，該項(xiàng)才存在，否則該項(xiàng)為0)，水庫(kù)供水量，棄水量W 及蒸發(fā)滲漏損失量。
[0024] 2)水庫(kù)庫(kù)容約束
[0025] Smin < Si < Smax 巧）
[0026] 式中，Smin和Smax分別代表水庫(kù)死庫(kù)容和最大庫(kù)容，訊期水庫(kù)最大庫(kù)容為訊限水位 對(duì)應(yīng)的水庫(kù)庫(kù)容，非訊期水庫(kù)最大庫(kù)容為正常蓄水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容。
[0027] 第四步，由建立的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型，采用多目標(biāo)遺傳算法ε-NSGAII優(yōu)化 得到各方案的多目標(biāo)權(quán)衡解集(Pareto解集）；
[0028] 第五步，利用可視化分析比較各方案的多目標(biāo)權(quán)衡解集，評(píng)價(jià)各方案多目標(biāo)權(quán)衡 解集的優(yōu)劣，給出水庫(kù)連通的性分析結(jié)果;所述的連通性分析采用化reto解集進(jìn)行比較分 析，Pareto解集的比較分析利用了可視化分析方法。
[0029] 5.1對(duì)于沒(méi)有共同供水任務(wù)的情況，通過(guò)可視化分析確定不連通方案的化reto解 集和管道連通方案化reto解集之間的優(yōu)劣關(guān)系：（1)若管道連通方案的化reto解集與不連 通方案的化reto解集基本重疊或完全重疊，說(shuō)明管道連通方案的化reto解集與不連通方案 的化reto解集無(wú)優(yōu)劣之分，則水庫(kù)之間沒(méi)有必要修建連通管道；（2)若管道連通方案的 化reto解集與不連通方案的化reto解集部分重疊，說(shuō)明管道連通方案的化reto解集中部分 解與不連通方案的化reto解集中部分解無(wú)優(yōu)劣之分，水庫(kù)間連通的必要性小，且重疊部分 越大水庫(kù)間連通必要性越小；（3)若管道連通方案的化reto解集與不連通方案的化reto解 集沒(méi)有重疊，管道連通方案的化reto解集優(yōu)于不連通方案的化reto解集，水庫(kù)間存在連通 必要性，且管道連通方案的化reto解集越優(yōu)于不連通方案的化reto解集，連通必要性越大。
[0030] 5.2對(duì)于有共同供水任務(wù)的情況，通過(guò)可視化分析確定不連通方案的化reto解集、 聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集和管道連通方案化reto解集的優(yōu)劣關(guān)系：（1)若管道連通方案 的化reto解集、聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集與不連通方案的化reto解集基本重疊或完全重 疊，說(shuō)明Ξ種方案化reto解集無(wú)優(yōu)劣之分，則水庫(kù)之間沒(méi)有必要修建連通管道；（2)若管道 連通方案的化reto解集、聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集重疊（完全重疊或部分重疊），而與不 連通方案的化reto解集不重疊，水庫(kù)之間沒(méi)有必要修建連通管道或修建連通管道必要性不 大；（3)若管道連通方案的化reto解集與聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集、不連通方案的化reto 解集均不重疊，水庫(kù)間是否存在連通性需要進(jìn)一步分析：如果管道連通方案的化reto解集 明顯優(yōu)于其他兩種方案，則水庫(kù)間有必要修建連通管道，且管道連通方案的化reto解集優(yōu) 于其他兩種方案的趨勢(shì)越明顯，水庫(kù)間連通必要性越大;若管道連通方案的化reto解集僅 略?xún)?yōu)于聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集，此時(shí)無(wú)論聯(lián)合調(diào)度方案的化reto解集與不連通方案的 化reto解集有無(wú)優(yōu)劣之分，水庫(kù)間均存在連通性，但修建管道的必要性仍不大。
[0031] W上分析是考慮了多目標(biāo)遺傳算法ε-NSGAII隨機(jī)性的結(jié)果，認(rèn)為管道連通方案不 可能比聯(lián)合調(diào)度方案、不連通方案差，聯(lián)合調(diào)度方案不可能比不連通方案差。
[0032] 本發(fā)明有益效果是通過(guò)水庫(kù)群多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的方式比較多目標(biāo)解集來(lái)分 析水庫(kù)間連通必要性，結(jié)合了水庫(kù)對(duì)流域天然徑流的調(diào)蓄作用，考慮了流域水文補(bǔ)償作用 和水庫(kù)間庫(kù)容補(bǔ)償作用，對(duì)連通工程的連通性分析更具說(shuō)服力，有利于指導(dǎo)管理決策人員 在水庫(kù)連通問(wèn)題上做出合理的決策。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是研究流域圖；
[0034] 圖2是Ξ種方案化reto解集Ξ維空間展示圖；
[0035] 圖3是Ξ種方案引水量與供水保證率關(guān)系圖；
[0036] 圖4是Ξ種方案保證率與棄水量?jī)蓚€(gè)目標(biāo)之間關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0038] 迂寧省大連市屬?lài)?yán)重的資源型缺水城市，近年來(lái)隨著城市發(fā)展，該市用水逐步增 加，城市供需矛盾加劇，現(xiàn)狀條件下該市兩個(gè)重要的供水水源工程一一碧流河水庫(kù)和英那 河水庫(kù)已無(wú)法滿(mǎn)足該市用水需求。為了緩解城市供水壓力，碧流河水庫(kù)已經(jīng)從水量較為充 沛的但距離較遠(yuǎn)的撫順市大伙房水庫(kù)引水。長(zhǎng)距離調(diào)水費(fèi)用較高，且為了充分利用本地水 資源，水庫(kù)管理者考慮改變現(xiàn)有河系連通格局，進(jìn)一步挖掘本地水源能力。碧流河水庫(kù)和英 那河水庫(kù)是本地兩個(gè)最重要的供水水源，碧流河水庫(kù)庫(kù)容系數(shù)較大，英那河水庫(kù)庫(kù)容系數(shù) 較小，從定性角度分析兩庫(kù)之間存在庫(kù)容補(bǔ)償?shù)目赡苄?，水?kù)管理者計(jì)劃在碧流河水庫(kù)及 英那河水庫(kù)之間修建連通管道進(jìn)行聯(lián)合供水。然而，兩庫(kù)之間修建連通管道是否必要，有待 分析論證。
[0039] 利用所提出的多目標(biāo)分析方法進(jìn)行該連通工程的連通性分析，包括W下步驟：
[0040] 步驟1，明確需要論證的連通工程中設(shè)及的水庫(kù)，掌握其分布情況、工程運(yùn)行情況 及供水任務(wù)等：
[0041] 待論證的連通工程中主要設(shè)及的水庫(kù)為碧流河和英那河兩個(gè)水庫(kù)，其位置如圖1 所示，碧流河水庫(kù)現(xiàn)已從大伙房水庫(kù)引水，最大引水能力為3億方/年。兩個(gè)水庫(kù)主要為供水 水庫(kù)，碧流河水庫(kù)每年需要供給當(dāng)?shù)毓I(yè)及生活用水5400萬(wàn)方，英那河水庫(kù)每年需要供給 當(dāng)?shù)毓I(yè)及生活用水2300萬(wàn)方，除此之外，兩庫(kù)均需要通過(guò)法子店水庫(kù)向大連市金州W南 地區(qū)供給城市工業(yè)及生活用水，金州W南地區(qū)需水量達(dá)52600萬(wàn)方。
[0042] 步驟2,根據(jù)水庫(kù)分布情況及水庫(kù)供水任務(wù)等設(shè)計(jì)相應(yīng)方案。
[0043] 碧流河水庫(kù)與英那河水庫(kù)需共同供給金州W南地區(qū)的城市工業(yè)及生活用水，兩庫(kù) 由運(yùn)一共同用水戶(hù)形成間接連通，兩庫(kù)可W進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)Ξ種方 案。
[0044] 方案一:不連通方案。在該種方案下，兩個(gè)水庫(kù)單獨(dú)調(diào)度，在滿(mǎn)足各自供水任務(wù)的 基礎(chǔ)上，對(duì)于金州W南地區(qū)共同的供水任務(wù)，碧流河水庫(kù)承擔(dān)四分之Ξ，英那河水庫(kù)承擔(dān)四 分之一。
[0045] 方案二:聯(lián)合調(diào)度方案。在該種方案下，兩個(gè)水庫(kù)通過(guò)優(yōu)化調(diào)整各時(shí)段金州W南地 區(qū)共同供水任務(wù)分配系數(shù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。
[0046] 方案管道連通方案。在該種方案下，兩個(gè)水庫(kù)之間建立了雙向連通管道，兩庫(kù) 可W通過(guò)優(yōu)化調(diào)整各時(shí)段金州W南地區(qū)共同供水任務(wù)分配系數(shù)W及通過(guò)管道雙向調(diào)水，進(jìn) 行聯(lián)合調(diào)度。
[0047] 步驟3,針對(duì)第二步中任一情況下得到的相應(yīng)方案，考慮水庫(kù)運(yùn)用過(guò)程中設(shè)及的主 要目標(biāo)之間利益的協(xié)調(diào)，建立相同的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型;所述的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào) 度模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件；：
[0048] 對(duì)于碧流河水庫(kù)、英那河水庫(kù)W及給碧流河水庫(kù)調(diào)水的大伙房水庫(kù)構(gòu)成的供水水 庫(kù)群而言，其核屯、任務(wù)是滿(mǎn)足城市及工業(yè)用水需求，供水保證率是衡量該供水需求滿(mǎn)足程 度的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，故W供水保證率作為一個(gè)水庫(kù)群調(diào)度目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)于該水庫(kù)群而言，大伙 房水庫(kù)引水費(fèi)用較高，應(yīng)盡量減少大伙房引水。另外，為了充分利用水資源，應(yīng)當(dāng)盡可能減 少棄水。綜合考慮，本供水水庫(kù)群的調(diào)度目標(biāo)為保證率越高越好，大伙房引水量越小越好， 水庫(kù)群棄水量越小越好，調(diào)度目標(biāo)函數(shù)可表示為：
[0049] (1)供水保證率最大
[畫(huà)]
試1)
[0051] 式中，WSR代表供水保證率;T是總的調(diào)度時(shí)段;τ'是滿(mǎn)足用水需求的調(diào)度時(shí)段。
[0052] (2)棄水量最小
[0化3] (式2)
[0054] 式中，SP指的代表多年平均棄水量;Ν為總的調(diào)度年份;J為連通水庫(kù)的個(gè)數(shù)(運(yùn)里 為2，指碧流河水庫(kù)和英那河水庫(kù)）；5'戶(hù)/為第i時(shí)段j水庫(kù)的棄水量。
[0055] (3)大伙房引水量最小
[0化6] (試3)
[0057] 式中，DW代表多年平均引水量;DW功第i時(shí)段碧流河水庫(kù)從大伙房水庫(kù)引水量。
[0058] 該調(diào)度問(wèn)題需要滿(mǎn)足的約束條件如下所示：
[0059] (1)水量平衡約束
[0060] Si+i = Si+Ii+DW 廣 WS 廣 SP 廣 Ei (式 4)
[0061 ]式中，Si，Si+i代表i時(shí)段水庫(kù)初庫(kù)容和末庫(kù)容；11，0胖1，胖51，5?擬及6掛別代表1時(shí) 段水庫(kù)入流，大伙房引水量，水庫(kù)供水量，棄水量W及蒸發(fā)滲漏損失量。
[0062] (2)水庫(kù)庫(kù)容約束
[0063] Smin < Si < Smax (式5)
[0064] 式中，Smin和Smax分別代表水庫(kù)死庫(kù)容和最大庫(kù)容，訊期水庫(kù)最大庫(kù)容為訊限水位 對(duì)應(yīng)的水庫(kù)庫(kù)容，非訊期水庫(kù)最大庫(kù)容為正常蓄水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容。
[0065] (3)引水量約束
[0066] 〇<DWi<DWmax (?ζ6)
[0067] 式中，DWmax為碧流河水庫(kù)從大伙房水庫(kù)引水最大引水量，該最大引水能力由大伙 房至碧流河水庫(kù)管道引水能力決定。
[0068] 步驟4,采用多目標(biāo)遺傳算法ε-NSGAII優(yōu)化得到各方案下水庫(kù)調(diào)度的多目標(biāo)權(quán)衡 解集(Pareto解集）：
[0069] 考慮到ε-NSGAII算法隨機(jī)性，Ξ種方案均采用20次優(yōu)化結(jié)果的解集進(jìn)行排序，選 擇出各自化reto解集作為最終比較的解集。
[0070] 步驟5,利用可視化分析比較各方案的多目標(biāo)解集，得到各方案多目標(biāo)解集的優(yōu) 劣，進(jìn)而給出水庫(kù)連通的性分析結(jié)果。
[0071] 采用可視化分析的方法將Ξ種方案優(yōu)化調(diào)度解集進(jìn)行展示，如圖2、圖3、圖4所示。 圖2從Ξ維上展示了Ξ種方案多目標(biāo)解集的關(guān)系，從圖中可W直觀(guān)地看出聯(lián)合調(diào)度方案和 管道連通方案均優(yōu)于不連通方案，而聯(lián)合調(diào)度方案與管道聯(lián)合方案差異不大。圖3展示了引 水量與供水保證率運(yùn)兩個(gè)目標(biāo)關(guān)系，圖4展示了保證率與棄水量?jī)蓚€(gè)目標(biāo)之間關(guān)系。在相同 保證率下，滿(mǎn)足Κ?〉Κ2〉Κ3化1，Κ2，Κ3分別代表該保證率條件下的不連通方案、聯(lián)合調(diào)度方案、 管道連通方案的引水量)和^乂2〉1^3化1，L2，L3分別代表該保證率條件下的不連通方案、聯(lián)合 調(diào)度方案、管道連通方案的棄水量）。從圖中看出Ξ種方案在保證率為94%時(shí)引水量、棄水 量變化趨勢(shì)均發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，認(rèn)為該點(diǎn)為拐點(diǎn)，在拐點(diǎn)處滿(mǎn)足1(1,?！?(2,?！?(3,?；?,。瓜,。，拉,。分 別代表拐點(diǎn)處不連通方案、聯(lián)合調(diào)度方案、管道連通方案的引水量）和Ll,m〉L2,m〉L3,mai,m， L2,m，L3,m分別代表拐點(diǎn)處不連通方案、聯(lián)合調(diào)度方案、管道連通方案的棄水量）。比較拐點(diǎn)處 引水量和棄水量值可W發(fā)現(xiàn):聯(lián)合調(diào)度方案和管道連通方案與不連通方案相比，至少能減 少2700萬(wàn)方大伙房引水、2600萬(wàn)方棄水，進(jìn)一步論證了運(yùn)兩種方案均優(yōu)于不連通方案。而聯(lián) 合調(diào)度方案與管道連通方案相比，僅多了 1000萬(wàn)方大伙房引水和1200萬(wàn)方棄水。即從水量 角度而言，聯(lián)合調(diào)度方案基本上能夠達(dá)到管道連通方案所達(dá)到的效益。運(yùn)是因?yàn)閮蓭?kù)處于 同一水文分區(qū)，水庫(kù)來(lái)水豐枯異步性小，水文補(bǔ)償性不大，且由于兩庫(kù)存在共同用水戶(hù)，采 用聯(lián)合調(diào)度方案能夠合理分配供水任務(wù)，充分發(fā)揮水庫(kù)間庫(kù)容補(bǔ)償作用。結(jié)合上述多目標(biāo) 分析，再綜合考慮管道連通工程管道規(guī)模難W確定、調(diào)水時(shí)段難W確定等問(wèn)題，認(rèn)為兩水庫(kù) 之間存在一定的連通性，但由于兩庫(kù)之間存在共同供水任務(wù)，采用聯(lián)合調(diào)度方案基本可W 代替管道連通方案的效果，修建連通管道的意義不大。
[0072]與定性分析結(jié)果相反，上述采用多目標(biāo)分析的方法得出兩水庫(kù)之間修建連通管道 的意義不大。該方法結(jié)合了水庫(kù)的調(diào)蓄過(guò)程充分考慮了水文補(bǔ)償和庫(kù)容補(bǔ)償，彌補(bǔ)了原有 分析方法的缺陷，能使連通工程連通性性分析更具有說(shuō)服力。同時(shí)，該方法結(jié)合多目標(biāo)可視 化分析的方式進(jìn)行結(jié)果展示，能更為直觀(guān)地看出碧流河水庫(kù)和英那河水庫(kù)連通與不連通方 式之間的效益差值，便于決策者做出更為合理的決策。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，明確需要論證的連通工程中涉及的水庫(kù)，掌握其分布情況、工程運(yùn)行情況及供 水任務(wù)； 第二步，根據(jù)水庫(kù)分布情況及水庫(kù)供水任務(wù)設(shè)計(jì)相應(yīng)方案； 2.1) 各個(gè)水庫(kù)之間沒(méi)有共同的供水任務(wù)，設(shè)定不連通方案和管道連通方案； 2.2) 各個(gè)水庫(kù)之間有共同的供水任務(wù)，設(shè)定不連通方案、聯(lián)合調(diào)度方案和管道連通方 案； 第三步，針對(duì)相應(yīng)方案，考慮水庫(kù)運(yùn)用過(guò)程中涉及的主要目標(biāo)之間利益協(xié)調(diào)，建立相同 的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型;所述的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件； 所述的目標(biāo)函數(shù)具體為： 1) 供水保證率最大式中，WSR代表供水保證率;T是總的調(diào)度時(shí)段;Τ'是滿(mǎn)足用水需求的調(diào)度時(shí)段； 2) 棄水量最小式中，SP指的代表多年平均棄水量;Ν為總的調(diào)度年份;J為連通水庫(kù)的個(gè)數(shù);SP/為第i 時(shí)段j水庫(kù)的棄水量； 3) 供水量最大式中，WS代表多年平均引水量;WKS/為第i時(shí)段j水庫(kù)供水量； 所述的約束條件具體為： 1) 水量平衡約束 Si+i = Si+Ii+Dffi-ffSi-SPi-Ei (4) 式中，Si，Si+1代表i時(shí)段水庫(kù)初庫(kù)容和末庫(kù)容；Ii，DWi，WSi，SPi以及Ei分別代表i時(shí)段水 庫(kù)入流，引水量（當(dāng)水庫(kù)有引水時(shí)，該項(xiàng)才存在，否則該項(xiàng)為0)，水庫(kù)供水量，棄水量以及蒸 發(fā)滲漏損失量； 2) 水庫(kù)庫(kù)容約束 Smin < Si < Smax (5) 式中，Smin和Smax分別代表水庫(kù)死庫(kù)容和最大庫(kù)容，汛期水庫(kù)最大庫(kù)容為汛限水位對(duì)應(yīng) 的水庫(kù)庫(kù)容，非汛期水庫(kù)最大庫(kù)容為正常蓄水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容； 第四步，由建立的水庫(kù)多目標(biāo)聯(lián)合調(diào)度模型，采用多目標(biāo)遺傳算法ε-NSGAII優(yōu)化得到 各方案的多目標(biāo)權(quán)衡Pareto解集； 第五步，利用可視化分析比較各方案的多目標(biāo)權(quán)衡Pareto解集，評(píng)價(jià)各方案多目標(biāo)權(quán) 衡解集的優(yōu)劣，給出水庫(kù)連通性分析結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法，其特征在于，所 述的第二步2.1)中不連通方案為各個(gè)水庫(kù)之間單獨(dú)調(diào)度;管道連通方案為各個(gè)水庫(kù)之間設(shè) 置連通管道，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于多目標(biāo)分析的水庫(kù)連通性分析方法，其特征在 于，所述的第二步2.2)中不連通方案為各個(gè)水庫(kù)之間單獨(dú)調(diào)度;聯(lián)合調(diào)度方案為各個(gè)水庫(kù) 通過(guò)優(yōu)化調(diào)整各時(shí)段共同供水任務(wù)的分配系數(shù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度;管道連通方案為通過(guò)水庫(kù)間 的管道和優(yōu)化調(diào)整各時(shí)段共同供水任務(wù)的分配系數(shù)，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。
【文檔編號(hào)】E02B1/00GK105825308SQ201610173052
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】韓義超, 齊云飛, 李智慧, 付桂芬, 彭勇, 張弛, 周惠成, 唐榕
【申請(qǐng)人】遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院, 大連理工大學(xué)