洪水潮水联合优化调度模型与应用_以深圳市布吉河流域为例

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1、中国农村水利水电·２０１５年第７期１０９文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０７－０１０９－０３洪水潮水联合优化调度模型与应用———以深圳市布吉河流域为例张艳敏１，操建峰２（１．中工武大设计研究有限公司，武汉４３００７０；２．广东省水利电力勘测设计研究院，广州５１０６３５）摘要：下游防洪控制点位于感潮河段的水库防洪调度，本质上是洪水与潮水的联合优化调度。以深圳市布吉河流域为背景，基于控制点水位与下泄流量和潮水位的相关关系，建立了综合考虑下泄流量与潮水位的洪水与潮水联合优化调度的动态规划模型。通过该模型与常规优化调度模型计算结果

2、的比较表明：联合优化调度模型根据潮水位的周期性变化，在低潮位及落潮时加大泄流，充分利用下游河道泄洪能力，高潮位及涨潮时则控制泄流，防止洪潮遭遇，实现了水库最高水位和河道最高水位均较低的理想调度结果。关键词：防洪调度；洪水潮水联合调度；感潮河段；洪潮遭遇；布吉河流域中图分类号：ＴＶ６９７．１文献标识码：Ａ在常规的水库防洪优化调度中，只需要考虑水库水位限高水位和河道最高水位均较低的调度效果。［１－３］。制、下游河道流量限制、水库泄流能力限制等因素即可１流域简介与防洪特点分析而对于水库下游防洪控制点位于感潮河段的水库而言，其下泄流量与潮

3、水位的顶托共同决定下游河道的水情，需要考虑潮水如图１所示，布吉河为深圳河一级支流，布吉河流域的防位周期性变化对水库安全下泄流量的影响，本质上是洪水与潮洪以位于中游的笋岗滞洪区为主。深圳河注入深圳湾，潮水自水的联合优化调度。深圳河口往上游顶托，致使布吉河部分河段也为感潮河段，布水库下游防洪控制点位于感潮河段的洪水潮水联合优化吉河的防洪控制点就位于感潮河段内。调度的目的在于防止洪潮遭遇的发生，在保证水库和下游河道安全的前提下，最大程度宣泄洪水。对于洪水和潮水联合作用的问题，ＳａｉｎｔＶｅｎａｎｔ方程、双向波法、相关分析法、组合概率法等

4、模型和方法分别被用于计算洪水和潮水的相互作用效［４－８］。文献［１０］通过分段线性拟合建立布吉河口的水位增果水关系并用于布吉河流域的洪水常规调度中。以上工作在洪水潮水相互作用机理，考虑潮水的防洪常规调度等方面取得了进展，但是尚未建立洪水潮水联合优化调度理论模型以寻求最优的洪水潮水联合调度方案。为此，本文以深圳市布吉河流域为例，研究水库下游防洪控制点位于感潮河段的水库洪水与潮水联合优化调度问题。通过对布吉河流域防洪调度特点的分析，建立了防洪控制点的水位关系，根据此关系实现综合考虑下泄流量和潮水位联合作用的洪水潮水联合优化调度动态规划

5、模型。通过该模型计算结果与常规优化调度模型（未考虑潮水位）结果的比较与分析图１布吉河流域系统概化图表明：洪水潮水联合优化调度的结果更加合理，充分利用低潮Ｆｉｇ．１ＳｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢｕｊｉｈｅＲｉｖｅｒ笋岗滞洪区在非洪水期是一个水上公园，洪水期为保护下位及落潮时泄流，高潮位及涨潮时则控制泄流，实现了水库最游用于滞洪，当洪水退去时，经过清理、整修继续为市民提供休收稿日期：２０１５－０２－０６闲、游乐活动。滞洪区用于防洪时的作用类似于水库，起到滞作者简介：张艳敏（１９８３－），女，工程师，主要从事水利规划及水文计蓄洪水

6、的作用。在非洪水期，滞洪区内的水体除满足游乐的最算工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙａｎｍｉｎ＠ｃｅｗｕｄ．ｃｏｍ。低水位以外无其他要求。洪水期的最高水位必须低于大坝安１１０洪水潮水联合优化调度模型与应用———以深圳市布吉河流域为例张艳敏操建峰全对应的水位，以防止洪水漫过坝顶造成溃坝。Ｖ（ｔ＋１）：滞洪区第ｔ时段末的蓄水量，为状态变量。在常规的防洪调度中，在保证坝体安全的前提下，控制下Ｖｍｉｎ：滞洪区的最小库容限制，对应于最低水位。泄流量不超过河道安全泄量即可。但是，对于笋岗滞洪区下游Ｖｍａｘ：滞洪区的最大库容限制，对应于最高水位。

7、的防洪控制点而言，因其位于感潮河段，即使滞洪区下泄流量ｑｍｉｎ：滞洪区的最小下泄流量限制。相等，不同的潮水位所对应的控制点水位也不同。而控制点的ｑｍａｘ［Ｖ（ｔ）］：当滞洪区内水量为Ｖ（ｔ）时的最大下泄能力。流量限制本质上是水位限制，即确保控制点水位低于安全水ｓｗ（ｔ）：第ｔ时段初下游控制点的水位。位。所以，笋岗滞洪区科学、合理的调度必须结合潮水位的变ｓｗｓ：下游控制点的安全水位（临界水位）。化，需要考虑滞洪区泄水和潮水共同作用下的防洪控制点水Δｔ：时间段长度。位，即洪水和潮水的联合优化调度。ｔ＝１，２，３，…。Ｔ：时段编号。２联

8、合优化调度模型２．２．２调度模型如上所述，在求解笋岗滞洪区调度方案时，需要根据下泄目标函数：流量和潮水位计算控制点的实际水位，并在确保大坝安全的前ｍｉｎ｛ｍａｘ［Ｖ（１），Ｖ（２），…，Ｖ（ｔ）］｝（２）θ提下使控制点水位不超过安全值。所以，在笋岗