摘要: 我国特殊的地形地貌及水资源分布特点，决定了我国洪灾频发的现状，水资源的不均匀分布，使得水资源供给与需求矛盾突出。水资源短缺问题已经成为影响我国生产力发展的主要问题之一。为缓解水资源的供需矛盾，减少洪灾带来的损失，合理调度洪水资源将... 展开 我国特殊的地形地貌及水资源分布特点，决定了我国洪灾频发的现状，水资源的不均匀分布，使得水资源供给与需求矛盾突出。水资源短缺问题已经成为影响我国生产力发展的主要问题之一。为缓解水资源的供需矛盾，减少洪灾带来的损失，合理调度洪水资源将成为解决问题的关键举措。水库防洪调度是水库运行管理的非工程措施之一，能够有效解决防洪安全问题，提高洪水资源的利用效率。因此，在研究水库防洪优化调度理论的基础上，通过径流调节来合理调度洪水资源，对提高我国水资源利用率具有非常重要的理论和现实意义。 目前，水库常用的调度方式有两种，一般情况下采用常规调度方式，另一种情况是当水库遇较大洪水时，宜采用预报调度方式。因经济、技术发展的限制，洪水预报调度的研究还有待进一步发展。子洪水库是山西大水网工程的调蓄水库之一，水库的调度方式不仅影响水库自身的安全，同时也会影响大水网的正常运行。本论文在研究子洪水库流域特点的基础上，通过分析水库防洪调度现状，提出子洪水库的洪水预报方式并建立不同的防洪调度模型，开展水库防洪调度研究。主要研究内容和成果如下： （1）建立子洪水库洪水预报模型。首先，分析降雨量、河道入流资料，对该流域进行单元划分；然后，采用双超模型对子洪水库历史洪水进行模拟预报。选取的10 场洪水进行模拟，模拟结果表明，在验证期内，2003 年洪峰流量的模拟误差最大，最大值为-18.7%，1997 年洪峰流量的模拟误差最小，最小值为-3.0%。各场洪水的模拟误差虽有不同，但洪峰流量误差均在 20%以内，率定期峰现误差最多为 1h，均符合规范要求。因此，可采用双超模型对子洪水库洪水进行预报模拟，峰值和峰现时间预报较准确。 （2）建立 4 种子洪水库优化调度模型。4 种模型分别为大坝安全调度模型、最大削峰模型、弃水量最小模型和最小洪灾损失模型。通过研究子洪水库的防洪目标，由不同目标建立不同的调度目标函数。调度模型的建立为子洪水库水资源的合理调度奠定了理论基础，能有效增加水库的防洪效益。以最大削峰模型为例，分别采用逐步优化算法、改进粒子群算法对模型进行求解。研究结果证明，改进粒子群算法的计算结果优于逐步优化算法，改进粒子群算法的削峰效果较好且坝前最高水位较低，有利于消减洪峰和保障大坝安全。 （3）对粒子群算法进行改进。采用带控制因子的非线性递减公式改进粒子群算法的参数——惯性权重ω。用混沌理论对粒子群算法的初始可行解进行优化，增加初始解的可靠性。调度结果表明，改进粒子群算法调度结果优于逐步优化算法，能够提高算法搜索能力，避免了算法陷入局部最优解。 （4）开发子洪水库防洪优化调度系统。根据子洪水库流域概况及基本资料，利用VB6.0完成软件的开发，将改进粒子群优化算法、水库防洪调度模型编写为相应的程序，具体调度界面包括水库基本信息、优化调度模型和调度结果输出3个部分。最终，生成一种简单的操作界面，为水库操作人员提供调度决策的依据。 水库防洪调度是防洪减灾、增加水库兴利效益的有效方法之一，对减少洪水灾害有重要作用。但由于水库防洪调度存在大量不确定性因素，如气象、水文因素等，因而由这些不确定性带来的风险有待进一步研究。 收起