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1、丹江口水库防洪优化调度模型简介王厥谋(水利电力部水文水利调度中心)丹江口水库防洪调度模型是以丹江口水库若超过杜家台以下河道的安全泄量就必须利用口至皇庄区间洪水杜家台分洪.这一系统的流程见图1。与丹江进行补偿调节对汉江、,中下游取得最优防洪效果的调度模型既可长江利用历史洪水模拟调度,又可利用预报洪水进行实时调度.为使防洪调度达到最优(即要求洪水造成,,的损失最小)模型采用了系统工程的方法首先要确立所研究的系统并按照防洪的要求建、;河立目标函数其次要根据工程道特性和调。:,,}寸间度规程建立约束条件最后进行数学上的求解,
2、{求解出我们所需要的最优变量即推求出丹江{口水库最优的下泄址及其相应的水库水位和下{游的流量过程.我们这次采用了线性规划的求!解方法,因此要求目标函数和约束条件均按线!.,}性方程来表示这种求解方法是一种迭代计算},特别是在变址和约束条件较多的情况下用手,必须借助电子计算机来进行算是很难完成的日计算.匕本模型是中国和意大利合作的“汉江洪水预报和调度运用”项目的应用软件之一,该软件目前已安装在水电部水文水利调度中心的.SP64理(相当于PDPll一44)计算机上现就图1防洪系统流程示意图n,,、e丹江入库流最过程线A(
3、I)I为时段序号模型如何建立目标函数约束条件以及计算的º—少1江「1出库流鼠过程线X(1),»一一丹江日.—‘;成果作简单的介绍至皇庄区间流虽过程线刀(I)¼皇庄流敬过涅‘;—线Q(I)½一一出库流最经河道汇流到达皇庄的流”)X(I一t乙),I呈(n)为河道汇流曲线,龙过程线石1了(、一防洪系统的流程1儿为时段序号丹江口入库流最经水库控制调蓄以后下、.口皇庄区二目标函数泄泄流过程经河道调蓄与丹江—,间流最过程合成后形成皇庄流量过程皇庄流这个防洪系统的目标函数必须从皇庄站的量若超过皇庄的安全泄最就必须在皇庄_L、下流量
4、、丹江口水库的水位及泄流三个部分加以、,,。游的民烷分蓄洪水皇庄流量汇流至杜家台研究刀;二DV,,(一)皇庄站流t又加进了第二个目标F求其最小从皇,庄站的角度看防洪的主要目标是要第二个目标函数的表达式为,廿.尽量压低皇庄站流量使它与本站的安全泄量DV、/we.1、It1
5、=CT一E!。2,的差距尽量大参照图主要目标函数的表TE~艺DS(I)达式为了、Jn、声.‘‘,DS(I)基DM一Q(I)F鉴SC一Q(I)+C(1):,DS(I)呈C片式中F主要目标函数SC—皇庄站安全泄量;(二)丹江口水库水位‘—,,Q(I)皇庄
6、站流量过程线从水库水位的角度看水位不允许无限拾C—,SC‘,.任意常数为保证一Q(I)不高要尽量压低按规定20年一遇的洪水不得—...157,00为负值超过0米千年一遇设计洪水位为16米.为保证最高库水位尽量低又加进了第三个v,,,,品_!目标F二VV求其最小参照图3第三’““个目标函数的表达式为VV里V(I)口’读藏森燕(4)占C;一’一下货;/‘了,rr了““““‘VV里VL}:;礴VVQ(I)式中—最高库水位的相应蓄水量不造成损失泄量V(I)库水位过程线的相应蓄水量,—时间t又vL起调水位(即洪水入库前水位)—
7、.的相应蓄水量图2皇庄站流量过程示意图F将安全泄量加上任意常数C,即DM一SC鼠冠,‘,十C则式(1)可写成F鉴DM一Q(I)可霖求出主要的目标函数F的最大值.无限地加大,,F势必要抬高水库水位因”此,要加以适当的限制令一SL,2F鉴DM()(工)A、式中S乙为不致造成损失的泄量(在皇村采用FL,’.了平滩流量500米/秒)‘式(2)表示当Q(I)基SL时不再考虑压3图丹江口水库库水位过程示意图.低皇庄的安全泄量在来量为5年一遇的情况1.0,,3,;为保证二十年一遇的洪水位不超过57下为11000~22000米/秒不
8、需要分洪在.,,3,二。~,2。年一遇的情况下为2。。。。一210。。米2秒米又加进了第四个目标FMS求其最大!,,不需.,参照图3第四个目标函数的表达式为需用杜家台分洪要用民烷分蓄洪当皇庄流量超过20年一遇的安全泄量时就必须用民MS丛VM一VV(5)烷分蓄洪水.MS墓VM一VS,当V);:;F最大时原则上民烷分蓄水量(D式中VM允许最高水位的相应蓄水量会小,但由于分配过程不同等原因,不一定是V6—157.0相应于米水位的水库蓄,,—。最小为进一步强调使民烷分蓄水量达到最小水量,为,。另外考虑时段末的水位不要太高加以
9、此类推,。进。(,)一V(T),了第五个目标F求其最小、V(T).三约束条件为过程时段末水位相应蓄水量,(三)丹江口水库下泄流盘系统的总目标函数建立后还必须考虑由,原则、根据上述五个目标上已经可以求得于水库工程的特性河道特性和调度规程等要.,.最优的丹江口水库的下泄流量过程但从水库求在求解目标函数时加以约束·,,管理运用的要求闸门启闭不能太频繁
