[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

说明书

本发明公开了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，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；(S200)构建水安全约束系统的自由度计算公式；(S300)构建水安全调控因子与水安全约束系统自由度及梯级系统来水流量的函数关系；(S400)建立水安全调控因子与水安全约束系统自由度之函数关系，在该函数关系中引入水安全约束松弛系数；(S500)建立水安全调控因子的推荐取值计算公式；(S600)采用Vague集相似度量方法，建立Vague集隶属函数。本发明的方法根据水安全调控因子，确定防洪安全、鱼类生境安全或航运安全的下泄流量约束区间，从而确保河流水安全。

技术领域

本发明属于梯级电站短期优化调度技术领域，具体涉及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。

背景技术

河流梯级开发可提高水资源的利用效率与抵御自然灾害的能力，但同时也会带来诸多的负面影响与危害，例如，由于梯级开发改变了河流的自然过程，造成水体自净能力减弱、生物生境剧烈变化、水土流失加剧等，使河流生态环境系统受到严重影响。因此，在河流梯级开发中，广泛涉及到水安全问题。

梯级电站调度是一个复杂的系统工程，涉及技术方法、社会经济、自然环境等各个方面，调度目标也往往是防洪、发电、灌溉、供水、航运、生态环境保护等其中多个目标的综合。与梯级电站运行相关的河流水安全问题主要表现在防洪安全、航运安全、生态环境安全、城镇供水安全、灌溉安全等方面，而与梯级电站短期运行相关的河流水安全问题则通常为航运、鱼类生境以及防洪安全等。

在考虑河流水安全问题的梯级电站短期优化调度中，由于水安全约束通常不止一个，且约束条件复杂、模糊、多变，其度量与统一协调都非常困难，因此，通过引入水安全调控因子表征同一时空条件下的多个水安全约束，即该调控因子的取值应与梯级系统本身特性、河流水安全需求以及梯级系统的边界条件有关，集中统一对梯级电站运行方案按河流水安全的需求进行约束，提出能满足河流水安全需求的梯级电站短期优化调度约束集构建方法，是需要重点解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供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，该方法针对河流水安全问题，根据水安全调控因子，确定防洪安全、鱼类生境安全或航运安全的下泄流量约束区间，从而确保河流水安全。

为了达到上述目的，本发明提供了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，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；