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1、漳泽水库防洪优化调度理论研究及应用系统开发第一章绪论1.1问题的提出怎样治理洪涝灾害是历朝历代治国安邦的大事，采取防洪措施，以防治洪水泛滥、缩小淹没范围和减缓灾害损失是必然之举。防洪措施可分为两类：一类是工程措施，增加河道的泄洪能力，进行分流疏导和拦蓄洪水等措施，以最终实现水库防洪的目的；另一类是非工程措施，主要包括洪水调度、洪水预报警报、河道管理、洪泛区管理和有关法律法规等非工程的防洪措施，以达到充分发挥工程的作用以及预防减轻洪水威胁和减轻洪水灾害的目的。漳泽水库枢纽地处山西省长治市北郊,是海河流域浊漳河南源
2、干流上的一座控制性工程,水库坝址控制上游流域面积3176km2，流域内多年平均年降水量（包括降雨和降雪）约为620mm,降水集中在汛期（七、八两月）,可占全年降雨量的50%以上。漳泽水库是一座以灌溉、防洪、城市供水、工业供水等综合利用的大(二)型水库。受益区包括屯留县、潞城市、长治市城区、效区和平顺县,属全国重要能源、化工、煤碳基地之一。漳泽水库下游地势非常平坦，水库的安危直接关系到下游5.9万亩耕地、6.3万人、16.9亿财产和五阳、漳村、长钢矿等厂矿企业的安全。随着漳泽水库流域监测站点信息化的应用和普及，对
3、流域水文预报预见期的延长以及准确性的提高，为防洪优化调度提供了有利条件。鉴于此，研究水库优化调度模型，保证水库的安全运行以及发挥水库工程在防洪减灾中更大的作用显得尤为重要。1.2研究意义常规调度方法，概念清晰、操作简单、使用方便，故得到了广泛应用。但是常规调度方法没有充分利用水库来水情况这一关键信息，不管来水丰枯，都是按照水库调度规则来进行调度的，只要水位达到了调度规则的相应水位，就按一定的流量进行下泄。实际上，各年来水变化很大，完全按照调度规则进行常规调度，不能充分有效地利用水库的调洪库容达到最优调度，浪费了
4、资源。因此常规调度方法所指导的水库防洪调度方案往往只是一个可行解或合理解而不是最优解，无法达到当前的要求。那么我们可以根据水库防洪调度的特点，建立与之对应的水库防洪优化调度模型，并采用适当的优化技术与方法，通过计算机求得水库防洪优化调度方案。本文首先利用动态规划方法建立模型并进行了计算，而动态规划优化方法存在维数灾这一缺陷是众所周知的问题，为了解决这个问题引入了近些年比较热门的优化算法粒子群算法，在很多学者之前对粒子群算法的研究中发现其易陷入局部最优解的问题，粒子会很快飞过最优解点的位置甚至无法收敛得不到任何解
5、。故本文在粒子群算法的基础上对其进行了改进并以漳泽水库百年一遇洪水为例进行分析对比。..第二章漳泽水库基本资料漳泽水库枢纽自1960年投入运行以来,对于下游的防洪安全发挥了重要作用,共拦蓄了6次较大洪水,减免损失1.45亿元。如1962年7月16日洪水,上游平均降水167mm,入库最大洪峰3250m3/s,洪水历时5天,洪量8120万m3,经过水库调蓄下泄66.3m3/s,削减洪峰98%;又如1971年7月21日洪水,上游平均降雨206mm,入库最大洪峰107Om3/s,洪水历时5天,洪量11650万m3,水库
6、调蓄后下泄107m3/s,削减洪峰90%,保护了下游人民生命财产的安全。2.1洪水特征漳泽水库流域内的降雨由漳泽水库1992年建成的防汛水情自动化测报系统进行实时预报,该系统由6个中型水库站、4个进库水文站、2个雨量站共12个测站组成。在发生降雨时,每增加1毫米各测站及时向水库中心计算机传播数据,进库站根据实测进库流量通过人工置数盒向中心台传输,计算机根据得到的数据即可进行洪水预报。流域内洪水由暴雨形成,在流域内平均一年出现大小洪峰9次左右。6、10月偶有出现,而7、8两月发生最多,峰量最大。9月因受天气气候影
7、响,发生洪水亦非罕见。由于暴雨集中，洪水涨落迅猛，过程线形状随暴雨历时长短、雨面大小而异。凡短历时高强度的暴雨,造成峰形尖瘦如1962年的洪水,长历时之夏雨形成峰量相对较小的洪水,一次洪水过程一般在两天以内,个别历时较长的洪水也在五天以内。从实测及调查资料来看,流域洪水的主要地在陶清河至长子县暴雨中心经常发生的一带。..2.2基本资料采用PGA粗粒度模型(CGGA)，引入迁移算子，以三峡-葛洲坝梯级水库为例，将基于双向环迁移拓扑的CGGA应用于水库调度模型求解。计算结果表明，CGGA能够有效地提高求解质量和求解
8、速度，从收敛性能看，CGGA由于种群隔离保证了种群间的个性，能够在整个计算过程中不断进化，避免总群体趋于同化;从并行性能看，CGGA加速比远大于线性加速比，说明CGGA能够充分地利用各计算进程，提高并行效率，避免资源浪费。由此可见智能优化算法由于其普适性已被成功应用到水库优化调度问题中，如遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、蚁群算法(ACO)、人工神经网络(ANN)等。从水库防洪优
