[发明专利]一种基于动态规划模型的水闸优化调度方法

说明书

本发明公开一种基于动态规划模型的水闸优化调度方法，包括以下步骤：S1：对水闸的来水流量按小时为时段划分为T个阶段，以t代表变量，相应的时刻t～t+1为面临时段，时刻t+1～T+1为余留时期；S2：描述多阶段决策过程演变过程所处状态的变量，选用每个阶段的库水位Z为状态变量，取Z_t和Z_t+1，Z_t为t时刻初/末的库水位，Z_t+1是t+1时段的初始蓄水状态；该基于动态规划模型的水闸优化调度方法通过科学高效的数学模型，优化计算得到的水闸运行方案，能有效提高水闸供水保证率，达到水闸科学运行管理的目标,同时结合计算机应用软件，在一定程度上解放管理人员的双手，节约方案计算时间，大大降低管理人员的工作强度，更好地实现水利现代化管理的目标。

技术领域

本发明涉及一种基于动态规划模型的水闸优化调度方法。

背景技术

对于大型水闸工程，尤其是闸门数量较多(9孔以上)的水闸，因为水闸上游的水位要求，以及下游河道水流不能过于集中而导致的河道冲刷问题，需要合理的启闭闸门，从而达到既满足上游的蓄水要求，又能避免下游河道冲刷严重，最终实现水闸工程的保持较高供水保证率的优化调度运行的目标。

当前阶段，国内一般采用的水闸调度方式是，划定离散的闸门启闭开度步长，根据闸门启闭时遵循的对称、间隔原则，列举出某个特征水位下各闸门不同启闭开度的组合，形成一个粗略的水闸控制运用的运行方案。一般由该工程的设计方提供上述的运行方案，水闸工程管理单位根据该运行方案，再根据当前的过闸流量或者人工估算的来水流量，去匹配相应的闸门运行方案进行闸门启闭控制。这样的方式，存在以下几点问题和缺点:

无法判断未来长周期的来水情况，不能计算得到最终合适的运行方案，需要频繁启闭闸门进行调整，无法达到优化调度的目标，反而使得工程管理工作越加混乱和繁忙。

仅局限于某特征水位下的工况，来匹配闸门运行方案，不能根据实时水位和未来的水位变化情况得出更优的运行方案，造成误差过大。

闸门启闭的组合方式固定，不能根据实时工况(比如某孔闸门故障)进行动态调整，需要人工去判定和调整，导致耗时长、误差大，无法达到最优的供水保证率目标。

如果通过人工枚举闸门组合运行方案，因为闸门启闭开度步长、闸门数量、库水位离散程度和调度周期等的不确定性，会导致此项工作量十分巨大，使用方面也会有诸多困难。

发明内容

本发明解决解决了人工枚举的方案带来的误差过大，以及特殊工况下人工调整运行方案困难。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于动态规划模型的水闸优化调度方法，包括以下步骤：

S1：对水闸的来水流量按小时为时段划分为T个阶段，以t代表变量，相应的时刻t～t+1为面临时段，时刻t+1～T+1为余留时期；

S2：描述多阶段决策过程演变过程所处状态的变量，选用每个阶段的库水位Z为状态变量，取Z_t和Z_t+1，Z_t为t时刻初/末的库水位，Z_t+1是t+1时段的初始蓄水状态；

S3：取流量Q_t决策变量，给定时段t的初始状态Z_t，作出决策Q_t，则时段初的状态将演变为时段末的状态Z_t+1；

S4：通过水量平衡方程求出V_t和V_t+1，再由水位库容关系曲线得到Z_t和Z_t+1的关系，即为状态转移方程；

S5：建立效益函数和目标函数，对于单一水闸，以水闸在调度期供水保证率最高作为优化准则或目标，将防洪安全及其他用水要求作为约束条件处理；