我国东南沿海中小流域汛期水库优化调度探究

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1、我国东南沿海中小流域汛期水库优化调度探究　　摘要：本文我国东南沿海的横山水库为例，利用动态规划法建立梅汛期水库优化调度模型，模型通过协调防洪、发电之间关系，寻求最大的发电效益。通过不同典型年、历史洪水及实际调洪演算的应用分析，证明了该模型的可行性，从而提高水库的运行管理水平和水力资源利用率，充分发挥水库的经济效益和社会效益。关键词：中小流域；汛期；水库中图分类号：TV697文献标识码：A一、横山水库概况横山水库位于我国浙东沿海的奉化江支流县江上游，集雨面积150.8平方公里，总库容1.118亿立米，正常兴利库容7650万立米，多年平均来水量1.55亿立米，是一

2、座以防洪，灌溉为主，结合供水、发电的大（二）型水利工程。该水库与亭下，横溪等工程联合调度，灌溉鄞奉平原67万亩农田，并向宁波城市供水3200万立米，电厂装机2×2500千瓦。近年来，由于经济迅速发展，城市人口的增加，水库已成为奉化和宁波市两城市主要水源地。二、水库优化调度模型的建立8流域内水库优化调度分析是要在尊重科学的前提下，最大限度地抬高水位，利用高水位发电，充分发挥水库的最大效益。动态规划法在水库的优化调度中具有重要的作用，该方法是在最优化计算技术中，探讨以时间或空间有关的优化计算方法，它应用于分析系统的多阶段决策过程，以求得整个系统的最优决策方案。水库

3、优化调度问题是一个与时间和空间有关的动态规划决策问题，系统当前的状态与系统过去和未来的状态有一定关联，即水库调度系统是一个动态系统，该系统优化问题是一个与时间过程有关的优化问题，在寻求该系统最优状态与决策时，不仅是寻求某一时段状态和决策的最优，而是要采用一系列决策方案寻求到整个系统过程的最优。（一）时段划分应用动态规划法进行水库优化调度分析时，是将水库优化调度问题进行逐时段分解，形成一个多阶段的决策过程，并按一定的时间顺序，逐时段求出每个时段的最优决策，并经历各个阶段，从而求得整个系统的最优决策。本文重点探讨梅汛期逐月的水库优化调度方案。（二）目标函数（1）式

4、中，为各时段（月）发电量，为各月发电出力，为时段月小时数，由于，且K=7.85,因此，目标函数又可表示为：8（三）系统状态转移方程（2）式中，为本时段末库容，为上一时段末库容，和则为本时段水库的入流量和总出流量。则为时段长度（秒）。（四）约束条件本次水库梅汛期优化调度分析，是在满足水库防洪和供水要求的前提下，为此水库寻优过程要满足下列各项约束条件：1、水库汛期库容或汛限水位的限制起≤≤限（或起≤≤限），i=4，5，6（3）2、水量平衡约束，i=4、5、6（4）3、发电出力和发电流量约束发电出力则表示为：（5）4、最优过程逆推方程水库优化调度的动态规划法是依据贝

5、尔曼动态规划最化性原理，把水库调度问题描述成逆推方程的数学形式，以逐次逆推求得整个过程的最优解。水库优化调度的逆推方程为：（6）8计算时，由汛未最后一时段向前逐时段分析计算，求得累计最优发电量，以及各时段最优发电水量，各时段最优状态水位。四、计算成果分析（一）不同典型年下优化调度成果分析选用横山水库1970年以来的36年梅汛期4、5、6三个月径流资料作为水库入流水量，城市供水出流按每日22万方计算，在梅汛开始的四月初采用103.0米和106.0米两种典型起调水位，采用上述优化调度模型进行水库调度计算，分析不同来水年型水库应采用的优化调度方案，结果如下：在梅汛期

6、对于特枯水年,由于来水量还不足于城市供水量，水库基本不能发电；而对于频率小于75%的枯水年，水库仅能满足供水需求，仅有小量可供发电；而对于频率在50%～75%偏枯水年份，对水量稍多一些年份，在4～5月份主要以蓄水为主，将水蓄至正常蓄水位，而在汛未则利用高水头发电，梅汛发电量可在80～230万度之间，而对较枯年份则只能以供水为主，在汛未利用一点剩余水量来发电；对于频率在25%～50%的偏丰水年和频率小于25%的大水年，四月份基本以蓄水为主，在5月将水蓄至正常蓄水位111.5米，然后开始发电，而在汛末6月一般是全力发电，发电效益显著。（二）对历史洪水进行调洪演算，

7、探讨最佳发电水位8由于水库地处东南沿海，属于典型亚热带气候区，洪涝灾害频繁。一般在梅雨期间，出现暴雨或台风暴雨概率增加，易发生较大洪水，因此有必要对历史洪水进行调洪计算。探讨6月中旬的最佳发电水位，这样既能确保发生洪水时达到不弃水，又能最大限度地提高发电水位。约束条件：（1）要求对梅汛期百年一遇洪水全蓄，且不废泄水；（2）起调水位，本次重点分析105.0m、106.0m、107.0m三种起调水位；（3）发电出力和发电流量应满足公式Ni=KQH，各符号意义同前所述。选用梅汛期“88619”、“90624”、“93701”、“94610”、“2001624”等六次

8、不同重现期历史较大洪水，以105.0m