[发明专利]面向河流生态系统保护的发电型水库调度函数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于水资源保护和水资源管理领域，涉及一种发电型水库调度函数优化方法，尤其是面向河流生态系统保护的发电型水库调度函数优化方法。

背景技术

水库调度函数是指导水库运行调度的一项基本工具，制定合理的水库调度函数可以提高水库的社会经济效益并能有效的保护河流生态系统。制定水库调度函数的方法可以分为两类：直接法和间接法。直接法是先确定调度函数的形式，然后运用某种数学方法对调度函数的参数进行优化，将水库调度效益最大的参数值对应的调度函数作为最优的调度函数(KimTaesoon，Heo Jun-Haeng，Bae Deg-Hyo，Kim Jin-Hoon.Single-reservoir operating rules for a yearusing multiobjective genetic algorithm[J].Journal of Hydroinformatics，2008，10(2)：163-179)。间接法是先通过某种数学算法确定出水库不同时间最优的下泄水量，然后通过某种数学回归算法将水库入流量、水库水位等变量和最优的下泄水量进行回归，进而得出最优的水库调度函数(刘攀，郭生练，张文选，肖义，高仕春.梯级水库群联合优化调度函数研究[J].水科学进展，2007，18(16)：816-822)。现行的这两类水库调度函数优化方法都是以提高水库的供水和发电效益为目标，可有效的提高水库的社会经济效益，但并没有考虑河流生态系统保护的需求，会造成河流生态系统的退化。

发明内容

针对现有水库调度函数优化方法难以实现河流生态系统保护的问题，本发明要解决的技术问题是建立一种新的水库调度函数优化方法，基于此方法制定的水库调度函数能保证水库的运行不会造成河流生态系统的剧烈退化，并使水库运行的发电量最大化。

本发明解决这些技术问题所采用的技术方案如下：将水库调度曲线和调度函数相结合，制定出水库调度规则，使水库的调度规则更能够反映水库的入流特征，从而更容易维持河流自然的水文情势，然后确定出量化河流水文情势扰动的方法以及水文情势扰动的阈值，并以水库调度发电量最大化为目标，运用遗传算法对调度函数的参数进行优化，在进行遗传算法适应度评价时，对水文情势扰动超出阈值范围的个体赋予低适应度值，以保证水文情势扰动在阈值范围的个体的生存，进而得出水文情势扰动在阈值范围之内的发电量最大的个体，即为能保证河流生态系统健康且发电量最大的水库调度函数。其具体的步骤如下：

1.制定水库调度函数和水库调度曲线相结合的水库调度规则

运用水库汛期的汛限水位线、非汛期的正常高水位线(这两条曲线看作一条曲线)和死库容线，可将水库分为三个区域。当水库水位位于不同的区域时，水库水量下泄原则和发电原则不同，分别对这三个区域建立相应的调度规则。

①当汛期水位高于水库汛限水位，非汛期水位高于正常高水位时，水库应加大下泄流量，使水位下降到汛限水位或正常高水位，同时发电机组应加大出力。此时，水库调度函数可用下式表示：

Ri=Min(Rmax,Si+Ii-Si+1sup)---(1)]]>