[发明专利]一种根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法

说明书

本发明涉及水库防洪调度技术领域，特别是涉及根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法。本发明公开了一种根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法。首先基于一维非恒定流数学模型，以防洪调度中的最大削峰准则作为优化准则，运用圣维南方程组代替水量平衡方程，建立考虑动库容影响的水库防洪优化调度模型，以反映河道型水库回水对洪水调节的影响以及洪水波在库区的传播；然后针对水库防洪优化调度模型多阶段、多约束和非线性的特点以及无后效性要求，采用动态规划顺推法对模型进行求解，并采用基于OpenMP的并行技术提高求解效率。本发明可为河道型水库防洪优化调度提供有效的分析和计算方法。

技术领域

本发明涉及水库防洪调度技术领域，特别是涉及根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法。

背景技术

水库防洪调度是减轻或避免洪水灾害的重要非工程措施，直接关系到水库和下游防洪安全，并影响汛末蓄水。目前水库防洪调度主要基于静库容假定，即假定水库水位为水平，水位涨落也为水平涨落，无法反映回水产生的动库容的影响。实际上，水库水面并非水平状，实际库容与静库容差别较大，水平面以上形成的楔形库容为动库容，动库容对洪水会起到一定的调节作用，且其调洪作用对于坝前为峡谷段的河道型水库来说，往往大于水平面以下静库容所起的作用，因此按静库容调洪计算得到的坝前水位与实际坝前水位有较大差别，对汛期防洪调度决策会造成不利影响。

此外，洪水进入库区后，传播特性与天然河道有很大差别，具体表现为洪峰增大，洪量集中，峰现时间提前，传统基于静库容调洪的防洪调度无法反映洪水波在库区的传播，对水库运行调度也会产生一定影响。

因此希望有一种根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法解决现有技术中存在的忽略动库容对洪水的调节作用而造成的计算误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法，以考虑河道型水库的库尾回水对洪水调节的影响以及洪水波在库区的传播。

本发明提供一种根据动库容影响实施的水库防洪优化调度方法，包括以下步骤：

步骤一：基于一维非恒定流数学模型，以防洪调度中的最大削峰准则作为优化准则，运用圣维南方程组代替水量平衡方程，建立考虑动库容影响的水库防洪优化调度模型；

步骤二：利用动态规划顺推法结合并行算法对步骤一中的考虑动库容影响的水库防洪优化调度模型进行求解。

优选地，所述步骤一中考虑动库容影响的水库防洪优化调度模型的目标函数可表示为

式中，q_t是t时段水库下泄流量；△q_t为t时段区间洪水流量；T为调度时段总数。

优选地，所述考虑动库容影响的水库防洪优化调度模型的目标函数的约束条件包括：

1)状态转移方程，采用圣维南方程组描述库区水流运动，其水流连续方程和运动方程分别为：

式中：t为时间；x为流程；Q为流量；Z为水位；A为过水断面面积；B为河宽；R为水力半径；n为糙率；V为断面平均流速；q_l和v_l为河段单位长度侧向入流量和侧向入流在x方向的分量；α₁为动量修正系数，α₁＝(∫_Au²dA)/(Q²/A)；g为重力加速度；

2)水库泄流能力约束，水库下泄流量受到水库泄水设施最大泄洪能力的约束，即

q_t≤q(Z_t) (4)