跨流域水库群供水联合优化调度研究——以下丰南水库群为例

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随着社会经济快速发展,城市用水需求与日俱增。为缓解南彭水库用水紧张,下丰南调水工程得以修建,将下涧口水库、丰岩水库、南彭水库串联贯通。跨流域调水工程能够有效地缓解供需矛盾,破解水资源紧缺难题,但跨流域水库群的水力联系错综复杂,供水目标和供水方式也具有很强的多样性,因此在水库群调度过程中需要统筹用水需求,制定科学的调度规则。常规型跨流域水库群供水联合调度是以蓄水量为决策变量,基于调度图制定规则,并未考虑到径流信息对调度决策的影响,可能使引水决策过于保守,也可能过量引水造成资源浪费。当前利用径流信息进行的跨流域水库群联合调度还存在着径流信息利用不充分、调度图维数增加和耦合利用不完善等问题。因此,本文在常规型跨流域水库群供水联合优化调度的基础之上,考虑径流信息的利用方式改进调度图,据此进行跨流域水库群供水联合优化调度研究,对改进后的供水优化效果进行检验,并以重庆市巴南区下涧口-丰岩-南彭水库为实例进行应用。本文的主要研究内容和成果如下:(1)明确了研究区的基本情况,对目前下丰南水库群协同供水存在的问题进行了分析评价,并阐明了联合优化调度的基本原则,为后续研究奠定了基础。(2)基于常规型调度图确定引水和供水调度规则,构建供水联合调度模型,使用POA算法优化调度图,模拟水库群多年调度过程,利用博弈论组合赋权、模糊综合评价法得到常规型优化调度下的最优方案。与现状调度情况相比,该方案能提高0.69%的供水总量,降低10.36%的年平均弃水量,具有更好的优化效果。(3)以常规型调度图为基础,提出一种将径流信息与蓄水状态、水库引水耦合的改进调度图,以此进行跨流域水库群供水联合优化调度,结果表明,与现状调度、常规调度图优化调度相比,基于改进调度图的优化调度在长系列调度过程中表现最优,可在现状基础上增加6.87%年均供水量,减少87.58%弃水量,在特殊水文年份中仍然稳定有效。(4)考虑径流信息的不确定性,分析其对于改进调度图优化调度性能的影响,研究结果表明,受径流预报不确定性影响,改进调度图优化调度的供水量降低3.37%,但较常规优化多5.96%,进一步验证了基于改进调度图进行跨流域水库群供水联合调度的有效性。最后将该方法应用于下丰南水库群应急调度中,针对不同工况制定调度方案,通过科学决策为供水安全提供保障。
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