一種協(xié)調(diào)水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種協(xié)調(diào)水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，包含：1)將水庫(kù)汛期調(diào)度過(guò)程轉(zhuǎn)化為當(dāng)前與未來(lái)兩階段滾動(dòng)決策過(guò)程；2)構(gòu)建水庫(kù)汛期雙目標(biāo)兩階段優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型；3)利用KKT條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，提出水庫(kù)汛期興利和防洪目標(biāo)的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件；4)提出優(yōu)化對(duì)沖模型的求解方法；5)基于優(yōu)化對(duì)沖模型，揭示水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系，給出下游最小防洪安全值在小、中、大三個(gè)量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水的變化曲線。本發(fā)明考慮預(yù)報(bào)信息的不確定性及防洪風(fēng)險(xiǎn)，建立一個(gè)汛限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制的兩階段模型，能在保證水庫(kù)防洪安全的前提下，最大限度的提高水庫(kù)效益。
【專利說(shuō)明】
-種協(xié)調(diào)水庫(kù)巧期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于水庫(kù)調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種協(xié)調(diào)水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益 的調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水庫(kù)防洪目標(biāo)與興利目標(biāo)之間是矛盾的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，訊期調(diào)度是防洪與興利雙目標(biāo) 的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，其中，訊限水位是協(xié)調(diào)水庫(kù)興利與防洪矛盾的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的訊限水位控制 方法時(shí)刻預(yù)防設(shè)計(jì)洪水與校核洪水的發(fā)生，沒(méi)有充分挖掘水庫(kù)興利效益，造成了一定的洪 水資源浪費(fèi)。但隨著水文氣象預(yù)報(bào)預(yù)見(jiàn)期與預(yù)報(bào)精度的大幅度提高，考慮水文氣象預(yù)報(bào)的 水庫(kù)訊限水位動(dòng)態(tài)控制方法得到了快速發(fā)展。水文預(yù)報(bào)用于水庫(kù)調(diào)度中能夠有效提高水庫(kù) 綜合效益，但另一方面，預(yù)報(bào)不確定性給水庫(kù)調(diào)度帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)和效益損失。因此，訊期 水位動(dòng)態(tài)控制屬于風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度范疇，需要綜合分析其風(fēng)險(xiǎn)W及經(jīng)濟(jì)效益W獲得效益最大化。
[0003] 目前，訊期水位動(dòng)態(tài)控制的主要方法有:預(yù)蓄預(yù)泄法、綜合信息推理模式法、優(yōu)化 調(diào)度方法等，運(yùn)些方法從成因分析與統(tǒng)計(jì)學(xué)的條件概率事件出發(fā)，綜合利用現(xiàn)代科學(xué)提供 的一切可利用的信息，并采用彌補(bǔ)措施預(yù)防預(yù)報(bào)的小概率誤差與稀遇洪水事件發(fā)生，安全 經(jīng)濟(jì)地確定一個(gè)允許動(dòng)態(tài)控制域，并在此約束域內(nèi)對(duì)訊限水位實(shí)施動(dòng)態(tài)控制，實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò) 程中，可調(diào)整庫(kù)水位，W提高洪水與水資源的利用率，提高水庫(kù)的防洪能力。但運(yùn)些方法都 沒(méi)有明確地定量分析防洪與興利目標(biāo)之間的權(quán)衡關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明基于兩階段調(diào)度思想，構(gòu)建了一個(gè)考慮預(yù)報(bào)不確定 性的水庫(kù)訊期雙目標(biāo)兩階段優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種協(xié)調(diào)水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，包括W下步驟：
[0007] 第一步，在實(shí)時(shí)調(diào)度中，依據(jù)面臨階段(階段1)與余留階段(階段2)的水、雨、工、災(zāi) 情信息，將水庫(kù)訊期調(diào)度過(guò)程轉(zhuǎn)化為當(dāng)前與未來(lái)兩階段滾動(dòng)決策過(guò)程。面臨階段(階段1)也 即決策階段，包含1個(gè)調(diào)度時(shí)段，余留階段(階段2)包含T-1個(gè)調(diào)度時(shí)段(T為預(yù)報(bào)信息可利用 預(yù)見(jiàn)期，W預(yù)報(bào)時(shí)段為單位），實(shí)時(shí)調(diào)度模型隨著時(shí)間不斷向前滾動(dòng)，處于決策時(shí)段的決策 也不斷向前滾動(dòng)實(shí)施。
[000引第二步，分析面臨階段的洪水預(yù)報(bào)信息和余留階段的徑流預(yù)報(bào)信息，得到洪水預(yù) 報(bào)信息和徑流預(yù)報(bào)信息的不確定性，基于面臨階段和余留階段的目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建水庫(kù)訊期 雙目標(biāo)兩階段的優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型;所述的雙目標(biāo)表示面臨階段蓄水效益最大和余留階段 防洪風(fēng)險(xiǎn)最小;所述的兩階段表示面臨階段與余留階段。
[0009] 2.1面臨階段的目標(biāo)函數(shù)
[0010]
(13)
[00川其中，Gi為階段1的總目標(biāo)，ω為蓄水目標(biāo)權(quán)重，（1-ω)為防洪目標(biāo)權(quán)重，成為階段 1下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，巧為階段1水庫(kù)效益差值，Wi為水庫(kù)階段1末預(yù)蓄水量，Wn為水庫(kù) 正常高水位對(duì)應(yīng)的預(yù)蓄水量，m水庫(kù)蓄水目標(biāo)函數(shù)曲線形狀系數(shù)。
[0012] 2.2余留階段的目標(biāo)函數(shù)
[0013]
(14)
[0014] 其中，&為階段2的總目標(biāo)，.超為階段2下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，爲(wèi)T為階段2水庫(kù)效 益差值，終,胃為階段2下游控制站最大過(guò)水量，為階段2下游控制站期望組合水量，為 階段2下游控制站期望組合水量誤差，々(4)為詩(shī)的概率密度函數(shù)。
[0015] 2.3優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型
[0016]
(巧）
[0017] 第Ξ步，利用Karush-K址η-化cker化KT)條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，求解優(yōu)化調(diào)度對(duì) 沖模型，得到水庫(kù)訊期興利和防洪目標(biāo)的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件;所述的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件為 蓄水邊際效益和防洪邊際效益盡可能地接近，其蓄水邊際效益與防洪邊際效益的關(guān)系式 為：
[001引
巧封
[0019]其中，乂 (時(shí))為蓄水邊際效益，//(刮為防洪邊際效益，μ"ι為控制域下限減小一個(gè) 單位的蓄水邊際效益，μ?為控制域上限增大一個(gè)單位的蓄水邊際效益，μηι為下游最小需水 減小一個(gè)單位的蓄水邊際效益，μδ?為下游最小防洪安全值增大一個(gè)單位的防洪邊際效益， ληι2為階段2來(lái)水量減小一個(gè)單位的邊際效益。
[0020] 第四步，基于最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件和優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型邊際效益遞減的經(jīng)濟(jì)學(xué)特 性，提出優(yōu)化對(duì)沖模型的求解方法;所述的優(yōu)化對(duì)沖模型求解方法如下：
[0021] 1)采用一維捜索法求得滿足邊際效益相等原則沿兩4);=怎(滬)的最優(yōu)預(yù)蓄水量 和最優(yōu)防洪安全值
[0022] 2)判斷最優(yōu)解巧1和5^是否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則巧4和5巧日為最優(yōu)解，若 不在可行域內(nèi)，則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解。
[0023] 3)在得到最優(yōu)預(yù)蓄水量決策巧4后，根據(jù)當(dāng)前階段的水量平衡方程得到當(dāng)前階段 泄水量決策，并判斷其是否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則巧*即為最優(yōu)解，若不在可行域 內(nèi)，則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解。
[0024] 第五步，基于上述的優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型的建模及求解方法，進(jìn)一步掲示水庫(kù)訊期 防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系，并給出下游最小防洪安全值在小、中、大Ξ個(gè) 量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水的變化曲線，該變化曲線可直接指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí) 調(diào)度。
[0025] 本發(fā)明的有益效果為：1)將水庫(kù)訊期防洪與興利協(xié)調(diào)控制的復(fù)雜問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為面 臨時(shí)段效益目標(biāo)與余留階段防洪目標(biāo)之間協(xié)調(diào)控制的兩階段調(diào)度問(wèn)題，使復(fù)雜問(wèn)題得到了 合理簡(jiǎn)化;2)本發(fā)明充分利用了預(yù)報(bào)信息，并考慮了預(yù)報(bào)信息的不確定性影響及由其此可 能產(chǎn)生的附加防洪風(fēng)險(xiǎn)，建立了一個(gè)訊限水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制的兩階段模型。該模型在保證 水庫(kù)防洪安全的前提下，能最大限度的提高水庫(kù)的興利效益，可為水庫(kù)訊期防洪與興利雙 目標(biāo)協(xié)調(diào)控制提供決策依據(jù)，尤其適用于水資源短缺地區(qū)；3)本發(fā)明利用KKT最優(yōu)化條件， 結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，掲示了水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系，并給出了 下游最小防洪安全值在小、中、大Ξ個(gè)量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水的變化 曲線，該曲線可直接指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí)調(diào)度。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為兩階段調(diào)度滾動(dòng)決策方式示意圖；
[0027] 圖2為基于邊際效益相等的最優(yōu)條件與邊際效益遞減規(guī)律的模型求解方法設(shè)計(jì) 圖；
[0028] 圖3(a)為最小防洪安全值很?。⊿min<5d)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量巧'隨剩余防洪能力 RFCC的變化曲線；
[0029] 圖3(b)為最小防洪安全值很?。⊿min<Sd)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量巧'隨階段2預(yù)報(bào)來(lái)水 量曼。的變化曲線；
[0030] 圖4(a)為最小防洪安全值適中（Sd<Smin<Se)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量巧>隨剩余防洪能 力RFCC的變化曲線；
[0031] 圖4(b)為最小防洪安全值適中（Sd<Smin含Se)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量聽(tīng)隨階段2預(yù)報(bào)來(lái) 水量&的變化曲線；
[0032] 圖5(a)為最小防洪安全值很大（δ"ιη>δ6)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量睞Γ隨剩余防洪能力 RFCC的變化曲線；
[0033] 圖5(b)為最小防洪安全值很大（Smin>Se)時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量Wf隨階段2預(yù)報(bào)來(lái)水 量女的變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明基于兩階段思想，將水庫(kù)訊期調(diào)度過(guò)程轉(zhuǎn)化為面臨階段與余留階段兩階段 滾動(dòng)決策過(guò)程，進(jìn)而構(gòu)建了水庫(kù)訊期雙目標(biāo)兩階段優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型。隨后，利用數(shù)學(xué)分析 方法結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，提出水庫(kù)訊期興利和防洪目標(biāo)的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件，在此基礎(chǔ)上設(shè) 計(jì)了優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型的求解方法，掲示了水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn) 化關(guān)系，并給出下游最小防洪安全值在小、中、大Ξ個(gè)量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù) 報(bào)來(lái)水的變化曲線。
[0035] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0036] -種協(xié)調(diào)水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，包含W下步驟：
[0037] 第一步，在實(shí)時(shí)調(diào)度中，依據(jù)面臨階段(階段1)與余留階段(階段2)的水、雨、工、災(zāi) 情信息，將水庫(kù)訊期調(diào)度過(guò)程轉(zhuǎn)化為當(dāng)前與未來(lái)兩階段滾動(dòng)決策過(guò)程。面臨階段(階段1)也 即決策階段，包含1個(gè)調(diào)度時(shí)段，余留階段(階段2)包含T-1個(gè)調(diào)度時(shí)段(T為預(yù)報(bào)信息可利用 預(yù)見(jiàn)期，W預(yù)報(bào)時(shí)段為單位），實(shí)時(shí)調(diào)度模型隨著時(shí)間不斷向前滾動(dòng)，處于決策時(shí)段的決策 也不斷向前滾動(dòng)實(shí)施。
[0038] 兩階段調(diào)度滾動(dòng)決策方式示意圖如圖1所示，其中，Dt，Dt+i分別為決策時(shí)段t~t+1 和t+1~t+2的泄流;N為調(diào)洪計(jì)算時(shí)段長(zhǎng)的時(shí)段數(shù)。
[0039] 第二步，分析面臨階段的洪水預(yù)報(bào)信息和余留階段的徑流預(yù)報(bào)信息，得到洪水預(yù) 報(bào)信息和徑流預(yù)報(bào)信息的不確定性，基于面臨階段和余留階段的目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建水庫(kù)訊期 雙目標(biāo)兩階段的優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型;所述的雙目標(biāo)表示面臨階段蓄水效益最大和余留階段 防洪風(fēng)險(xiǎn)最小;所述的兩階段表示面臨階段與余留階段。
[0040] 1)考慮預(yù)報(bào)信息不確定性的下游防洪風(fēng)險(xiǎn)率
[0041] 面臨階段（階段1)對(duì)調(diào)控決策起決定作用的是由已發(fā)生降雨得到的洪水預(yù)報(bào)信 息，其預(yù)報(bào)精度較高，因此階段1可按確定性預(yù)報(bào)處理，則只要下游組合流量不超過(guò)其安全 泄水量就可滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，即無(wú)防洪風(fēng)險(xiǎn)，可用如下公式表示：
[0042]
(1)
[0043] 式中，壞為水庫(kù)階段1來(lái)水預(yù)報(bào)誤差，辭6為階段k化=1，2)水庫(kù)與下游區(qū)間來(lái)水預(yù) 報(bào)誤差，點(diǎn)f為階段1下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)，終為階段1下游控制站組合泄水量，0?胃為階段1 下游控制站最大過(guò)水量。
[0044] 余留階段(階段2)要考慮未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的降雨預(yù)報(bào)信息，其預(yù)報(bào)不確定性隨預(yù) 見(jiàn)期增長(zhǎng)而增大趨勢(shì)明顯，因此階段2預(yù)報(bào)誤差(實(shí)際來(lái)水與預(yù)報(bào)來(lái)水的差值)對(duì)下游防洪 風(fēng)險(xiǎn)的影響不可忽略。根據(jù)水庫(kù)水量平衡方程可得階段2末的水庫(kù)蓄水量(忽略水庫(kù)蒸散發(fā) 滲漏損失）用公式表示如下：
[0045]
似
[0046] 式中，V2為階段2水庫(kù)末庫(kù)容，Vi為階段1水庫(kù)末庫(kù)容，呂^為階段2水庫(kù)預(yù)報(bào)來(lái)水，與 為階段2水庫(kù)來(lái)水預(yù)報(bào)誤差，為階段2水庫(kù)實(shí)際泄流決策，Vd為計(jì)算時(shí)段水庫(kù)初始庫(kù)容， 為階段1水庫(kù)實(shí)際來(lái)水，Di為階段1水庫(kù)實(shí)際泄流決策。
[0047] 由于預(yù)見(jiàn)期W外的來(lái)水存在較大的不確定性，保守的調(diào)度策略是將預(yù)見(jiàn)期末水位 控制在訊限水位控制域下限，即
[004引 V]=V(Z',、 (或
[0049] 式中，馬，巧限水位動(dòng)態(tài)控制域下限，巧&)為訊限水位動(dòng)態(tài)控制域下限對(duì)應(yīng)的庫(kù) 容。
[0050] 預(yù)蓄水量W是指訊期庫(kù)水位與訊限水位動(dòng)態(tài)控制域下限之間的庫(kù)容差，則階段1的 預(yù)蓄水量Wi為：
[0051] =V\- ViZ,) (4)
[0化2] 水庫(kù)泄水量決策的不確定性是由水庫(kù)來(lái)水的預(yù)報(bào)誤差引起的，用5表示階段2水 庫(kù)期望泄水量，則依據(jù)式(2)和(3)有：
[0053]
巧]
[0054] 根據(jù)河道洪水演進(jìn)的連續(xù)方程，下游控制站的組合泄水量為水庫(kù)泄水量與區(qū)間來(lái) 水之和，即
[0055]
城
[0056] 式中，為階段2下游控制站的組合泄水量，揉6階段2水庫(kù)與下游區(qū)間預(yù)報(bào)來(lái)水， cf階段2為水庫(kù)與下游區(qū)間來(lái)水預(yù)報(bào)誤差，揉階段2為下游控制站期望組合泄水量，4為階 段2下游控制站期望組合泄水量誤差。
[0化7]用往.表示階段2下游控制站可W安全通過(guò)的最大過(guò)水量，則組合泄水量&A超過(guò) 安全泄水量胃的概率巧終 >終."。、)為利用預(yù)報(bào)信息后的下游防洪風(fēng)險(xiǎn)率。則下游防洪風(fēng) 險(xiǎn)率可用如下式表示；
[005引
巧)
[0059] 式中，雌為階段2下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率；/，(貨)表示階段2下游控制站的組合泄 水量包"的概率密度函數(shù)。
[0060] 由公式(6)和(7)即可得到W預(yù)報(bào)誤差為變量的下游防洪風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算公式，如下式 所示：
[0061]
做
[0062] 式中，/;(刮表示下游控制站階段2預(yù)報(bào)來(lái)水誤差4的概率密度函數(shù)。
[0063] 公式(8)中的(揉,每6:)是下游控制站處安全泄水量與期望來(lái)水量之間的差值， 定義為防洪安全值，用S表示，即有：
[0064]
(9)
[0065] 防洪安全值δ是為預(yù)報(bào)不確定性余留的安全空間，是洪水管理的安全指標(biāo)，該值越 大時(shí)說(shuō)明下游可承受越大的預(yù)報(bào)誤差。將式(9)代入式(8)，可得到W防洪安全值δ為變量的 防洪風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算公式，如下式所示：
[0066]
(1的
[0067] 2)水庫(kù)訊期興利目標(biāo)函數(shù)
[0068] 用與規(guī)劃設(shè)計(jì)相比的水庫(kù)興利效益增加值Β+描述興利目標(biāo)，屬越大越優(yōu)型。鑒于 下游防洪風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)屬于越小越優(yōu)型，為便于將多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)，將水庫(kù)興利效益 增加越大越優(yōu)的目標(biāo)，轉(zhuǎn)化為越小越優(yōu)的目標(biāo)。由于預(yù)蓄水量達(dá)到上限Wn(興利蓄水位)時(shí)， 興利效益增加值達(dá)到最大，所W將預(yù)蓄效益上限與實(shí)際調(diào)控效益的差值作為興利效益的越 小越優(yōu)目標(biāo)，簡(jiǎn)稱為效益差值。當(dāng)預(yù)蓄水量上限給定時(shí)，效益差值擴(kuò)取決于預(yù)蓄水量W，且呈 負(fù)相關(guān)關(guān)系，效益差值擴(kuò)的歸一化計(jì)算公式可表示為：
[0069]
(11)
[0070] 式中，Wn為水庫(kù)正常高水位對(duì)應(yīng)的水量;m為水庫(kù)蓄水目標(biāo)函數(shù)曲線形狀系數(shù)。
[0071 ]由公式(11)可求得兩階段的效益差值，如下式所示：
[0072]
(1巧
[0073] 式中，Wi為水庫(kù)階段1末預(yù)蓄水量，W2為水庫(kù)階段2末預(yù)蓄水量，為階段1水庫(kù)效 益差值，瑪^為階段2水庫(kù)效益差值。
[0074] 3)兩階段優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型
[0075] 目標(biāo)函數(shù):因階段2能將階段1的預(yù)蓄水量安全地泄出，故水庫(kù)在階段2末的調(diào)控目 標(biāo)是不預(yù)蓄，即^^ = 〇，則階段2的效益差值馬^=1。設(shè)興利目標(biāo)權(quán)重為ω，則防洪目標(biāo)權(quán)重為 (1- ω )。采用加權(quán)求和方法將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)，并將璋=0、馬=1代入，求得階段1的 目標(biāo)函數(shù)分別為：
[0076]
(13)
[0077] 式中，Gi為階段1的總目標(biāo)，ω為蓄水目標(biāo)權(quán)重，（1-ω)為防洪目標(biāo)權(quán)重，游為階段 1下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，茍為階段1水庫(kù)效益差值，Wi為水庫(kù)階段1末預(yù)蓄水量，Wn為水庫(kù) 正常高水位對(duì)應(yīng)的預(yù)蓄水量，m水庫(kù)蓄水目標(biāo)函數(shù)曲線形狀系數(shù)。
[0078] 階段2的目標(biāo)函數(shù)分別為：
[0079]
(H)
[0080] 式中，&為階段2的總目標(biāo)，鳴為階段2下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，ΛΤ為階段2水庫(kù)效 益差值，終。^為下游控制站階段2最大過(guò)水量，g為階段2下游控制站期望組合水量，為為 階段2下游控制站期望組合水量誤差，/7的')為4的概率密度函數(shù)。
[0081] 如公式（13)、（14)所示，階段1的目標(biāo)函數(shù)只有效益目標(biāo)隨預(yù)蓄水量Wi變化，階段2 的目標(biāo)函數(shù)只有防洪目標(biāo)隨組合泄水量錢(qián)和預(yù)報(bào)誤差每變化，其它均為常量。便將水庫(kù)訊 期防洪與興利協(xié)調(diào)控制的復(fù)雜問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為階段1的興利目標(biāo)與階段2的防洪目標(biāo)之間協(xié)調(diào) 控制的兩階段優(yōu)化問(wèn)題，從而使復(fù)雜問(wèn)題得到了合理簡(jiǎn)化。兩階段綜合目標(biāo)函數(shù)可表示為：
[0082]
(15)
[0083] 約束條件:水庫(kù)調(diào)度的約束條件主要有水量平衡、預(yù)蓄水量上限Wmax、規(guī)劃設(shè)計(jì)的 下游防洪風(fēng)險(xiǎn)游及安全泄水量紡紡等約束。
[0084] ①水量平衡約束，可用下列公式表示：
[0085]
(16)
[0086] 式中，恥為計(jì)算時(shí)段水庫(kù)初始預(yù)蓄水量，0Γ為階段1實(shí)際來(lái)水，Di為階段1水庫(kù)實(shí)際 泄水決策。
[0087] ②水庫(kù)庫(kù)容約束，可用下列公式表示：
[008引 0<Wl<Wmax (17)
[0089] ③泄水量約束：
[0090] 階段1泄水量約束:階段1來(lái)水為確定的，來(lái)水可控，約束貧：，。。、-幻"6始終能滿 足，階段1的泄水量約束只考慮：
[0091]
(18)
[oow]式中，QU為階段1下游控制站最小需水，皆'為階段1水庫(kù)與下游區(qū)間實(shí)際來(lái)水。
[0093] 階段2泄水量約束：由于階段2需要將預(yù)蓄水量全部下泄，且要滿足防洪風(fēng)險(xiǎn)不超 過(guò)下游防洪標(biāo)準(zhǔn)哉，即
[0102] 第Ξ步，利用數(shù)學(xué)分析方法，結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，求解優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型，得到水庫(kù) 訊期興利和防洪目標(biāo)的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件;所述的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件為蓄水邊際效益和防 洪邊際效益盡可能地接近。
[0103] 對(duì)于非線性規(guī)劃問(wèn)題，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)為凸函數(shù)，等式約束為仿射函數(shù)時(shí)，KKT條件是 模型最優(yōu)解的充分必要條件。如前所述，本發(fā)明的水庫(kù)訊期雙目標(biāo)兩階段優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模 型屬于非線性凸規(guī)劃問(wèn)題，從而KKT條件為模型最優(yōu)解的充分必要條件，模型對(duì)應(yīng)KKT條件 為：
[0104]
(23)
[0105] 式中，#Γ為最優(yōu)預(yù)蓄水量，最優(yōu)防洪安全值，Gi'（Wi)與G2'（S)在經(jīng)濟(jì)學(xué)上的意 義為預(yù)蓄水量Wi與防洪安全值δ對(duì)兩階段損失的邊際貢獻(xiàn)，4祉、郵1、4~1、4~。入1八。2均為拉格 朗日乘子，經(jīng)濟(jì)學(xué)上為相應(yīng)約束的影子價(jià)格，具體而言，μηι為下游最小需水減小一個(gè)單位 的蓄水邊際效益，μδ?為下游最小防洪安全值增大一個(gè)單位的防洪邊際效益，μ~ι為控制域下 限減小一個(gè)單位的蓄水邊際效益，μ?為控制域上限增大一個(gè)單位的蓄水邊際效益，λη?為階 段1來(lái)水量增大一個(gè)單位的邊際效益，為階段2來(lái)水量減小一個(gè)單位的邊際效益，階 段1最優(yōu)水庫(kù)實(shí)際泄水量，Smin為下游最小防洪安全值。
[0106] 當(dāng)預(yù)報(bào)誤差服從均值為零的正態(tài)分布時(shí)，有：
[0107](24) 、 一
. 、 一 ,
[0108] 式中，fi(Wi)為考慮決策者偏好的蓄水邊際效益，f2(S)為考慮決策者偏好的防洪 邊際效益，σ:為階段2下游控制站期望組合水量誤差標(biāo)準(zhǔn)差。
[0109] Gi(Wi)為凸函數(shù)，說(shuō)明fi(Wi)為Wi的減函數(shù)，即增加單位預(yù)蓄水量Wi增加的蓄水效 益隨總預(yù)蓄水量的增加而減小，也即fi(Wi)具有邊際效益遞減的經(jīng)濟(jì)學(xué)特性。G2(S)為凸函 數(shù)，說(shuō)f2(S)為δ的減函數(shù)，即增加單位防洪安全值δ減小的風(fēng)險(xiǎn)率隨防洪安全值的增加而減 小，f 2 (δ)同樣具有邊際效益遞減的經(jīng)濟(jì)學(xué)特性。
[0110] 由公式(23)得到最優(yōu)解的蓄水邊際效益./；(巧?與防洪邊際效益的關(guān)系，如 下式所示：
[0111]
按弓)
[0112] 公式(25)說(shuō)明模型的最優(yōu)控制條件即蓄水邊際效益乂 (巧')與防洪邊際效益 盡可能地接近。特別地，當(dāng)泄水量約束/>, > β?"?> -Q"6，防洪安全值約束S含Smi和預(yù)蓄水量約 束0含Wi < Wmax均能滿足時(shí)，影子價(jià)格μι·ιι = μη? = μ? = μδ? = 0,那么，最優(yōu)條件為蓄水邊際效 益./;(巧?與防洪邊際效益f 2皆)相等，即
[0113]
(26)
[0114] 第四步，基于最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件和優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型邊際效益遞減的經(jīng)濟(jì)學(xué)特 性，提出優(yōu)化對(duì)沖模型的求解方法。
[011引將下游安全泄水量與預(yù)報(bào)來(lái)水的差值(揉胃-?-夢(mèng):、)定義為剩余防洪能力 RFCC，即
[0116]
(27)
[0117] 式中，β;為水庫(kù)與區(qū)間階段2預(yù)報(bào)來(lái)水總和。
[0118] 由最優(yōu)控制條件可知，水庫(kù)訊期防洪與興利雙目標(biāo)兩階段協(xié)調(diào)控制優(yōu)化模型本質(zhì) 上是剩余防洪能力RFCC在預(yù)蓄水量Wi和防洪安全值δ之間的分配問(wèn)題，即滿足Wi+S = RFCC。 由于階段1泄水量與目標(biāo)函數(shù)沒(méi)有直接關(guān)系，但其影響預(yù)蓄水量的取值，因此階段1最小泄 水流約束可先不考慮，在求得預(yù)蓄水量后，再考慮該約束。
[0119] 基于上述分析，可W將模型簡(jiǎn)化為一元非線性規(guī)劃在進(jìn)行求解，再結(jié)合目標(biāo)函數(shù) 邊際效益遞減規(guī)律，設(shè)計(jì)模型求解算法及步驟。所述的優(yōu)化對(duì)沖模型求解方法如下：
[0120] 1)采用一維捜索法求得滿足邊際效益相等原則A'(巧'') = /;(&'')的最優(yōu)預(yù)蓄水量 巧> 和最優(yōu)防洪安全值
[0121] 2)判斷最優(yōu)解是巧'和5^否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則巧+和5巧日為最優(yōu)解，若 不在可行域內(nèi)，則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解。
[0122] 3)在得到最優(yōu)預(yù)蓄水量決策iff后，根據(jù)當(dāng)前階段的水量平衡方程得到當(dāng)前階段 泄水量決策巧％并判斷其是否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則巧*即為最優(yōu)解，若不在可行域 內(nèi)，則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解。
[0123] 模型求解方法設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖2。
[0124] 第五步，基于上述的優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型的建模及求解方法，進(jìn)一步掲示水庫(kù)訊期 防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系，并給出下游最小防洪安全值在小、中、大Ξ個(gè) 量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水的變化曲線，該變化曲線可直接指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí) 調(diào)度。
[01巧]公式(20)中，F(xiàn) 1(1-記)為預(yù)報(bào)誤差對(duì)下游控制站期望來(lái)水和水庫(kù)泄水量的影響 值，若預(yù)報(bào)誤差服從正態(tài)分布，則階段2的水庫(kù)來(lái)水預(yù)報(bào)誤差服從分布均~，區(qū) 間來(lái)水預(yù)報(bào)誤差服從分布終6…~從產(chǎn)，(馬吁），下游控制站組合來(lái)水預(yù)報(bào)誤差服從分布 為~~(/4, (口處）。因此，廣1(1-成)可用下式計(jì)算：
[0126] 廠|(1_請(qǐng))二八;'+口坤|〇-辟） 巧騎
[0127] 式中，Φ-1( ·)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)累計(jì)分布函數(shù)的反函數(shù)。
[0128] 定義良^>1胃為給定規(guī)劃設(shè)計(jì)的防洪風(fēng)險(xiǎn)率游時(shí)下游控制站期望組合泄水量的最大 值，則有：
[0129]
(29)
[0130] 對(duì)應(yīng)夏t胃的防洪安全值為最小防洪安全值，用Smin表示，即有：
[0131]
(30)
[0132] 模型約束條件包含預(yù)蓄水量約束與泄流約束。對(duì)于水庫(kù)預(yù)蓄水量，水庫(kù)預(yù)蓄水量 不能超過(guò)最大值，即滿足0含Wl含Wmax，由邊際效益遞減性質(zhì)可知邊界值對(duì)應(yīng)的邊際效益分 另IJ為最大、最小蓄水邊際效益，目化(0)與fl(Wmax)，其表達(dá)式為：
[0133]
(31)
[0134] 水庫(kù)水量必須滿足下游防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，即防洪安全值δ必須大于最小防洪安全值 Smin，由防洪邊際效益遞減性質(zhì)，f2(Smin)為最大的防洪邊際效益。預(yù)報(bào)誤差服從均值為零的 正態(tài)分布時(shí)，最小防洪安全值Smin與最大防洪邊際效益f2(Smin)的計(jì)算式分別為：
[0135]
段巧
[0136]
(33)
[0137] 公式(32)和(33)中σ為公式(28)中巧6的簡(jiǎn)化表達(dá)。
[0138] 由公式(32)可知，最小防洪安全值Smin與預(yù)報(bào)不確定性0、可接受風(fēng)險(xiǎn) <(下游防洪 標(biāo)準(zhǔn))相關(guān)。當(dāng)給定下游可接受風(fēng)險(xiǎn)錢(qián)的大小時(shí)，若預(yù)報(bào)不確定性σ越大，則下游需要的最小 防洪安全值Smin越大；當(dāng)給定預(yù)報(bào)不確定性σ的大小時(shí)，若下游可接受風(fēng)險(xiǎn)馬6越小，則下游需 要的最小防洪安全值Smin越大。由于Smin對(duì)應(yīng)的防洪風(fēng)險(xiǎn)為可接受風(fēng)險(xiǎn)的大小，即蠟，從而只 有在剩余防洪能力滿足下游最小防洪安全值時(shí)，水庫(kù)才可恰當(dāng)進(jìn)行蓄水。用RFCC。表示恰好 滿足最小防洪安全值的剩余防洪能力，即RFCCE = Smin，對(duì)應(yīng)的水庫(kù)與區(qū)間來(lái)水之和用這.，表 示，則有揉，。二這.胃，當(dāng)SFCC>度巧爺，或疫< 揉，e.時(shí)，水庫(kù)才可在訊期開(kāi)展防洪與興利雙 目標(biāo)協(xié)調(diào)控制。
[0139] 若某一防洪安全值的防洪邊際效益恰好等于最小預(yù)蓄水量(Wi = 0)的蓄水邊際效 益，記該防洪安全值為Sd，對(duì)應(yīng)剩余防洪能力、入流分別用RFCCd、狂表示，則有：
[0140]
(34)
[0141] 若某一防洪安全值的防洪邊際效益恰好等于最大預(yù)蓄水量Wmax的蓄水邊際效益， 記該防洪安全值為Se，對(duì)應(yīng)的剩余防洪能力、入流分別用RFCCe、漂。g表示，則有：
[0142]
(35)
[0143] 若某一預(yù)蓄水量對(duì)應(yīng)的蓄水邊際效益恰好等于最大防洪邊際效益f2(Smin)時(shí)，記 該預(yù)蓄水量記為(Wi)h，對(duì)應(yīng)剩余防洪能力、入流分別用RFCCh、盜,Α表示，則有：
[0144]
持扮
[0145] 當(dāng)剩余防洪能力恰好使水庫(kù)水位蓄至控制域上限時(shí)，對(duì)應(yīng)的剩余防洪能力、入流 分別用RFCCf、霞表示，則有：
[0146]
(37)
[0147] 最小防洪安全值Smin與預(yù)報(bào)不確定性σ、可接受風(fēng)險(xiǎn)斯>有關(guān)。所W，當(dāng)考慮最小防洪 安全值Smin約束時(shí)，根據(jù)Smin是否處于區(qū)間[Sd，Se]內(nèi)，存在W下Ξ種情況，Smin < Sd，Sd < Smin < Se，Smin > Se，相應(yīng)Smin分別劃分為小、中、大立個(gè)等級(jí)。
[0148] 水庫(kù)訊期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系與Smin有關(guān)，Smin在不同量級(jí) 時(shí)，兩目標(biāo)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系不同?；疭el:當(dāng)Smin含Sd時(shí)，防洪邊際效益始終大于蓄水邊際效益，也 即兩目標(biāo)始終不存在對(duì)沖關(guān)系。Case 2:當(dāng)Sd < Smin < Se時(shí)，當(dāng)剩余防洪能力RFCORFCCh時(shí)， 蓄水邊際效益fl(Wl)大于防洪邊際效益f2(S)，兩目標(biāo)始終不存在對(duì)沖關(guān)系；當(dāng)剩余防洪能 力RFCCh<RFCC<RFCCe時(shí)，蓄水邊際效益與防洪邊際效益可相等，即兩目標(biāo)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 Case 3 :當(dāng)Smin含Se時(shí)蓄水邊際效益始終大于防洪邊際效益，也即兩目標(biāo)始終不存在對(duì)沖關(guān) 系。各情況下的最優(yōu)解如下所述：
[0149] 化sel:當(dāng)最小防洪安全值很小且Smin < Sd時(shí)，即預(yù)報(bào)不確定性較小或可接受風(fēng)險(xiǎn) 較大，則當(dāng)預(yù)報(bào)來(lái)水量較大時(shí)（狂.較大），水庫(kù)可開(kāi)展訊期防洪與興利雙目標(biāo)協(xié)調(diào)控制，在 該范圍內(nèi)：當(dāng)未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水較大時(shí)（這.，<遠(yuǎn) <揉,。），防洪邊際效益大于蓄水邊際效 益，也即防洪目標(biāo)占主導(dǎo)作用，所W將所有剩余防洪能力RFCC分配給防洪安全值是最優(yōu)選 擇，即將共用庫(kù)容全部騰空，水庫(kù)不蓄水，巧*=〇，S* = RFCC。當(dāng)預(yù)報(bào)來(lái)水遠(yuǎn).fiS這 <這.,,時(shí)冰 庫(kù)預(yù)蓄水量與防洪安全值均滿足約束條件，水庫(kù)防洪與興利目標(biāo)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，最優(yōu)調(diào)度 決策為防洪邊際效益與蓄水邊際效益相等；當(dāng)預(yù)報(bào)來(lái)水狂 <遠(yuǎn).,.時(shí)，來(lái)水量比較小，始終有 f 2 ( δ ) < f 2 ( δβ ) = f 1 ( Wmax ) < f 1 ( Wl )，即防洪邊際效益f 2 ( δ )始終小于蓄水邊際效益f 1 ( Wl )，所 W將水庫(kù)蓄至最大預(yù)蓄水量是最優(yōu)決策，即巧胃。
[0150] 最優(yōu)預(yù)蓄水量隨剩余防洪能力（或預(yù)報(bào)來(lái)水）的變化如圖3所示，圖中虛線為預(yù)報(bào) 完全準(zhǔn)確時(shí)，有多大剩余防洪能力水庫(kù)便可預(yù)蓄多少水，即巧* = RFCC;點(diǎn)劃線為防洪權(quán)重 接近于0,即水庫(kù)蓄水目標(biāo)始終占主導(dǎo)作用時(shí)，水庫(kù)W下游防洪風(fēng)險(xiǎn)(下游最小防洪安全值） 蓄水，聽(tīng);蓄水目標(biāo)與防洪目標(biāo)存在權(quán)衡關(guān)系時(shí)，最優(yōu)預(yù)蓄水量為圖中粗實(shí)線。 其最優(yōu)預(yù)蓄水量與預(yù)報(bào)來(lái)水量大小的關(guān)系為：
[0151]
(38)
[0152] 化se2:當(dāng)最小防洪安全值適中且Sd<Smin<Se時(shí)，即預(yù)報(bào)不確定性適中或可接受風(fēng) 險(xiǎn)適中，則當(dāng)預(yù)報(bào)來(lái)水量適中時(shí)(遠(yuǎn),f適中），水庫(kù)才可開(kāi)展訊期防洪與興利雙目標(biāo)的協(xié)調(diào)控 審IJ，在此范圍內(nèi)，當(dāng)未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水較大時(shí)C復(fù),,< 島 < 這λ，蓄水邊際效益大于防洪邊 際效益，轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)，水庫(kù)在保證下游最小防洪安全值的前提下盡可能蓄水，即 嚇二化胃，δ* = δηιη當(dāng)未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水較小時(shí)（運(yùn) <遠(yuǎn),。），蓄水邊際效益大于防洪 邊際效益，轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)，將水庫(kù)水位蓄至控制域上限；當(dāng)預(yù)報(bào)來(lái)水在二者范圍內(nèi)時(shí)，即 島這 < 島水庫(kù)防洪與興利目標(biāo)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，最優(yōu)調(diào)度決策為防洪邊際效益與蓄水 邊際效益相等。
[0153] 最優(yōu)預(yù)蓄水量隨剩余防洪能力（或預(yù)報(bào)來(lái)水）的變化如圖4所示，圖4(a)中當(dāng)剩余 防洪能力滿足RFCC。< RFCC < RFCCh時(shí)，其最優(yōu)解與虛線平行（均為45°線），即 其余線條的意義與圖3-致。最優(yōu)預(yù)蓄水量與預(yù)報(bào)來(lái)水量大小的關(guān)系為：
[0154]
(39)
[0Κ5] 化se3:當(dāng)最小防洪安全值很大且Smin含Se時(shí)，即預(yù)報(bào)不確定性較大或可接受風(fēng)險(xiǎn) 較小，則當(dāng)未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水較小時(shí)（狂，較小），才能滿足下游防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，在運(yùn)種情況 下，水庫(kù)蓄水邊際效益始終大于防洪邊際效益，不存在水庫(kù)防洪與興利目標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)的情況，水 庫(kù)在保證下游最小防洪安全值的前提下盡可能蓄水，即巧
[0156] 最優(yōu)預(yù)蓄水量隨剩余防洪能力(或預(yù)報(bào)來(lái)水)的變化，如公式(40)所示和圖5所示。
[0157]
(40)
[0158] 上述下游最小防洪安全值在小、中、大Ξ個(gè)量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù) 報(bào)來(lái)水的變化曲線可直接指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí)調(diào)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種協(xié)調(diào)水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步，在實(shí)時(shí)調(diào)度中，依據(jù)階段1面臨階段與階段2余留階段的水、雨、工、災(zāi)情信息， 將水庫(kù)汛期調(diào)度過(guò)程轉(zhuǎn)化為當(dāng)前與未來(lái)兩階段滾動(dòng)決策過(guò)程； 第二步，分析面臨階段的洪水預(yù)報(bào)信息和余留階段的徑流預(yù)報(bào)信息，得到洪水預(yù)報(bào)信 息和徑流預(yù)報(bào)信息的不確定性，基于面臨階段和余留階段的目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建水庫(kù)汛期雙目 標(biāo)兩階段的優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型； 2.1) 面臨階段的目標(biāo)函數(shù)其中，&為階段1的總目標(biāo)，ω為蓄水目標(biāo)權(quán)重，（1-ω)為防洪目標(biāo)權(quán)重，i?f為階段1下游 控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，5「為階段1水庫(kù)效益差值為水庫(kù)階段1末預(yù)蓄水量，WN為水庫(kù)正常高 水位對(duì)應(yīng)的預(yù)蓄水量，m水庫(kù)蓄水目標(biāo)函數(shù)曲線形狀系數(shù)； 2.2) 余留階段的目標(biāo)函數(shù)其中，G2為階段2的總目標(biāo)，#為階段2下游控制站防洪風(fēng)險(xiǎn)率，苒為階段2水庫(kù)效益差 值，為階段2下游控制站最大過(guò)水量，為階段2下游控制站期望組合水量，#為階段2 下游控制站期望組合水量誤差，為4的概率密度函數(shù)； 2.3) 優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型第三步，利用Karush-Kuhn-Tucker條件，結(jié)合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，求解優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型，得 到水庫(kù)汛期興利和防洪目標(biāo)的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件;所述的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件為蓄水邊際效 益和防洪邊際效益接近； 第四步，基于最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件和優(yōu)化調(diào)度對(duì)沖模型邊際效益遞減的經(jīng)濟(jì)學(xué)特性，提 出優(yōu)化對(duì)沖模型的求解方法;所述的優(yōu)化對(duì)沖模型求解方法具體如下： 4.1) 采用一維搜索法求得滿足邊際效益相等原則./；併Γ) = Λ(^)的最優(yōu)預(yù)蓄水量，Γ和 最優(yōu)防洪安全值#; 4.2) 判斷最優(yōu)預(yù)蓄水量iff和最優(yōu)防洪安全值#是否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則ifT 和#即為最優(yōu)解;若不在可行域內(nèi)，則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解； 4.3) 在得到最優(yōu)預(yù)蓄水量決策后，根據(jù)當(dāng)前階段的水量平衡方程得到當(dāng)前階段泄水 量決策A4，并判斷其是否在可行域內(nèi)，若在可行域內(nèi)，則體即為最優(yōu)解，若不在可行域內(nèi)， 則相應(yīng)的邊界值為最優(yōu)解； 第五步，得到水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益之間的競(jìng)爭(zhēng)與轉(zhuǎn)化關(guān)系，并給出下游最小 防洪安全值在小、中、大三個(gè)量級(jí)時(shí)的最優(yōu)蓄水決策隨未來(lái)階段預(yù)報(bào)來(lái)水的變化曲線，該變 化曲線能夠直接指導(dǎo)水庫(kù)實(shí)時(shí)調(diào)度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種協(xié)調(diào)水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，其特征 在于，第三步中所述的最優(yōu)協(xié)調(diào)控制條件中蓄水邊際效益與防洪邊際效益的關(guān)系式為：其中，/； 為蓄水邊際效益，/2 為防洪邊際效益，為控制域下限減小一個(gè)單位 的蓄水邊際效益，μ?為控制域上限增大一個(gè)單位的蓄水邊際效益，yrn為下游最小需水減小 一個(gè)單位的蓄水邊際效益，μδ1為下游最小防洪安全值增大一個(gè)單位的防洪邊際效益，λη2為 階段2來(lái)水量減小一個(gè)單位的邊際效益。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種協(xié)調(diào)水庫(kù)汛期防洪風(fēng)險(xiǎn)與興利效益的調(diào)度方法，其特 征在于，第二步中所述的雙目標(biāo)表示面臨階段蓄水效益最大和余留階段防洪風(fēng)險(xiǎn)最小。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK105825309SQ201610174067
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】張弛, 丁偉, 李昱, 彭勇, 周惠成
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)