1.5水资源系统分析量化方法案例在线视频

同学们好

本单元主要讲授

水资源系统量化方法的几个案例

水资源系统分析量化方法主要包括

系统优化方法

系统预测方法和系统评价方法三类

下面我们一起来分析几个典型的

水资源系统分析量化方法案例

考虑水库防洪优化调度问题

水库的防洪任务有

保下游 保大坝 兼顾上游三项

这里我们仅考虑保下游情形的

水库防洪优化调度问题

水库保下游的防洪调度任务

就是利用水库的防洪库容

将超过下游河道安全泄量的洪水

部分地拦蓄在水库中

尽可能确保下游安全

防洪运用最优准则有

最大削峰准则

最短成灾历时准则

最小洪灾损失准则

最大防洪安全准则等

不妨考虑最大削峰准则

当不考虑洪水波变形时

近似地有

目标函数采用最大消峰准则

就是使防洪控制断面洪水过程

洪峰流量尽可能小

表达为防洪控制断面洪水过程

所有时间节点流量值的平方和

约束条件有水库泄流能力约束

出库流量变幅约束

库最高水位约束

调度期末水位约束

这是一个典型的单一水库防洪优化调度问题

水库群防洪优化调度问题更加复杂

例如

黄河中下游水库群防洪优化调度问题

考虑的水库群由

陆浑 故县 河口村

三门峡小浪底5个水库组成

每个水库各自有自己的防洪任务

整个水库群的防洪目标是

花园口断面的洪峰流量尽可能小

建立的优化调度模型中

同时考虑了龙门镇 白马寺 黑石关

武陟断面和花园口断面的最大削峰准则

可采用轮库法和粒子群算法相结合的方法

求解最大削峰准则情形的

黄河中下游水库群防洪优化调度模型

考虑水库发电优化调度问题

年调节水库水电站年发优化调度问题的目标函数为

12个月的发电量之和

即年发电量极大化

约束条件有库蓄水量约束

发电流量约束

出力约束

水量平衡约束

决策变量为每个月的发电流量

也可取每个月月末库蓄水量

或水位为决策变量

可采用动态规划法及其各种改进算法求解

也可采用群体智能优化算法求解

考虑综合利用水库特征水位选择问题

DJ水库二期开发的目标主要有

防洪 发电 灌溉和供水

水库的正常蓄水位

和防洪高水位已根据传统的方案比较确定

或作为一个方案已知

可以用常规的水利计算方法分析计算得相应的

发电效益值E和防洪效益B

这样就建立了决策变量取值

与这两个目标函数取值之间的对应关系

对于DJ水库情形

可用二次函数拟合

于是就建立了特征水位多目标优化模型

考虑区域水资源优化配置问题

目标函数有

社会目标

使区域内各用户缺水量最小

经济目标

使区域经济效益最大

环境目标

使区域内各分区COD排放量之和最小

约束条件有

可供水量约束

需水量约束

供水能力约束

工程运行可行域约束

决策变量非负约束

可用大系统分解协调法和动态规划

群体智能算法等联合运用求解

新安江流域水文模型等概念性流域水文模型

参数率定方法有人工试错法和自动优化方法两类

人工试错法确定模型参数

即根据实测与模拟的过程配合情况

主观地评估模拟结果

确定模型参数

人工试错法确定水文模型参数比较费时

且对于参数优劣判断比较主观

参数率定结果因人而异

在很大程度上依赖人的经验

随着优化方法和计算技术的发展

水文模型参数自动优化方法逐渐发展起来

这一类方法是确定水文模型

参数优化率定的目标函数

例如经过模型计算得到的流量过程

与实测流量过程误差最小

选择一种优化方法进行自动寻优计算

确定模型参数的最优解

考虑流域水生态文明综合评价问题

针对滨海小流域完整的水系特征及其洪旱灾害频繁

水生态 水环境问题突出的特点

构建了涵括防洪安全

供水安全 水环境 水生态 水管理

水文化6个方面

29个单项指标的滨海小流域

水生态文明综合评价指标体系

可采用层次分析法

模糊综合评价法

投影寻踪评价法等系统综合评价方法

进行综合评价

考虑水文动态系统模型方法

水文模型可以划分为概念性模型

分布式水文模型和水文动态系统模型即黑箱模型

水文动态系统模型方法

就是建立输入与输出之间的系统响应关系

常用的水文动态系统模型有约束线性系统模型 CLS

Volterra函数模型

广义线性回归模型等

由于洪水过程是高度非线性的动态过程

许多学者将人工神经网络方法用于洪水预报

取得了良好的效果

基于BP人工神经网络的洪水预报模型

纳入中国洪水预报系统中

作为其中一种预报模型

已开始应用于流域的洪水过程预报

支持向量回归方法在年

月径流预测的应用中取得了较好的成果

但用于洪水过程预报的研究较少

而洪水过程的非线性特征更为显著

研究表明

将支持向量机回归模型应用流域洪水过程预报

也能够取得很好的效果

今天的课就上到这里 同学们再见