[发明专利]一种考虑河流水安全调控因子的梯级调度约束集确定方法

权利要求书

1.一种考虑河流水安全调控因子的梯级调度约束集确定方法，其特征在于，该方法包含：

(S100)建立梯级系统短期运行相关的河流水安全指标体系：根据梯级系统的资料分析，采用RS理论中的属性约简方法，根据不同的时空条件对河流水安全指标进行重要度分析与约简，在防洪、航运以及鱼类生境安全三个维度建立与梯级系统运行相关的河流水安全指标，以构成不同时空条件下梯级系统短期运行的水安全约束集；

(S200)引用热力学与统计物理中的多元复相系理论，对梯级电站短期运行的河流水安全约束系统进行分析描述，构建水安全约束系统的自由度计算公式：设整个梯级的相数用φ表示，每个梯级视为一相，每一相的水安全约束数量用k_i表示，将整个梯级能够独立改变的水安全约束数ξ定义为水安全约束系统自由度，则梯级系统短期运行的水安全约束系统自由度ξ计算公式为：

(S300)根据水安全约束的集中调整需求，引入水安全调控因子S，构建水安全调控因子S与水安全约束系统自由度ξ及梯级系统来水流量Q的函数关系，为：S＝f(ξ,Q)，统一对水安全约束进行表征，以使水安全约束能够满足河流水安全需求；

(S400)建立水安全调控因子S与水安全约束系统自由度ξ之函数关系，在该函数关系中引入水安全约束松弛系数τ，水安全约束松弛系数τ为在水安全调控因子S与水安全约束系统自由度ξ之间起联结作用的因子，水安全约束松弛系数τ与水安全约束系统自由度ξ的函数关系，为：τ＝g(ξ)，该函数关系根据梯级系统本身特性及其河流的水安全需求确定；

(S500)结合水安全约束松弛系数τ的联结作用，考虑水安全调控因子S与梯级系统来水流量Q的关联S＝f(ξ,Q)，建立水安全调控因子的推荐取值计算公式，为：

针对防洪安全的水安全调控因子S：

S＝τ·lgQ Q_D≤Q≤Q_J

式中，τ根据其与水安全约束系统自由度ξ的离散推荐关系取得，Q_D为梯级系统的数年平均流量，Q_J为梯级系统正常运行与非正常运行的分界流量；

针对航运安全或鱼类生境安全的水安全调控因子S：

(S600)采用Vague集相似度量方法，建立Vague集隶属函数，确定引入水安全调控因子的约束条件集，为：

(a)防洪安全约束条件建立

根据防洪调度期间梯级系统运行的下泄流量特性以及下游防洪安全需求，构建针对下游防洪安全的下泄流量Vague集隶属函数为：

式中，u为针对防洪安全的梯级下泄流量的Vague集隶属度区间；q为调度时段下泄流量；t(q)为支持调度时段下泄流量指标靠近理想值的隶属度；1–f(q)为反对调度时段下泄流量指标靠近理想值的隶属度；Q_F为低于下游防洪最薄弱河段设计洪水标准两个等级的设计洪水标准对应流量所要求的梯级下泄流量；Q_FL为低于下游防洪最薄弱河段设计洪水标准一个等级的设计洪水标准对应流量所要求的梯级下泄流量；Q_FU为下游防洪最薄弱河段设计洪水标准对应流量所要求的梯级下泄流量；

当qQ_F时，得到防洪调度期间针对下游防洪安全的水库下泄流量上限q_max与S的关系，在水安全调控因子S值确定时，能够确定q_max：

式中，q_max为防洪调度期间针对下游防洪安全的水库下泄流量上限；(b)航运安全约束条件建立

根据梯级系统运行的下泄流量特性以及航运安全需求，构建针对航运安全的梯级下泄流量Vague隶属函数为：

式中，Q_A为针对航运安全的下泄流量理想值；Q_min1、Q_min2分别为针对航运安全的最小下泄流量的上限、下限，参考水文预报中的20％预测精度要求，将Q_min2设为Q_min1的1.2倍；Q_max2为梯级系统正常运行与非正常运行的分界流量；Q_max1、Q_max2分别为梯级常规调度与防洪应急调度非常规调度的分界流量的上限、下限，参考水文预报中的20％预测精度要求，将Q_max1设为Q_max2的0.8倍；

当Q_AqQ_max1时，有：

设针对航运安全的梯级下泄流量理想值集合为Q^*，Q^*为调度期梯级来水总量平均分配到各调度时段进行下泄的流量集合，由Q^*所表征的针对航运安全的梯级下泄流量理想状态Vague集表示为：

式中，下角标表示不同调度时段，n为调度时段总数；

根据Vague集相似度T(q_m,q^*)和水安全系统调控因子S之间的对应调控关系式，可得：

|(1-t(q))-(0-f(q))|＝2(1-S)

其中，q_m为调度模型中下泄流量上下限值，q^*为调度模型中下泄流量上下限值的理想值；

则，可得到针对航运安全的梯级下泄流量约束区间上限q_max与水安全调控因子S的关系，在水安全调控因子S值确定时，能够确定q_max：

当Q_min2qQ_A时，有：

则，可得到针对航运安全的梯级下泄流量约束区间下限q_min与水安全调控因子S的关系，在水安全调控因子S值确定时，能够确定q_min；

(c)鱼类生境安全约束条件建立

根据梯级系统运行的下泄流量特性以及鱼类生境安全需求，构建针对鱼类生境安全的梯级下泄流量Vague集隶属函数如下：

式中，Q_E为调度期鱼类生境流量过程的中间值；Q_min1、Q_min2为针对鱼类生境安全的最小下泄流量的上限、下限，参考水文预报中的20％预测精度要求，将Q_min2设为Q_min1的1.2倍；Q_max1、Q_max2为梯级常规调度与防洪应急调度非常规调度的分界流量的上限、下限，参考水文预报中的20％预测精度要求，将Q_max1设为Q_max2的0.8倍；

当Q_EqQ_max1时，可得到针对鱼类生境安全的梯级下泄流量约束区间上限q_max与水安全调控因子S的关系，在水安全调控因子S值确定时，能够确定q_max；

式中，q_max为针对鱼类生境安全的下泄流量约束区间上限；

当Q_min2qQ_E时，可得到针对鱼类生境安全的下泄流量下限q_min与水安全调控因子S的关系如下，在水安全调控因子S值确定时，能够确定q_min；

式中，q_min为针对鱼类生境安全的下泄流量下限；Q_E为调度期鱼类生境流量过程的中间值。