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水库洪水资源化调度方案优选智能方法与应用

吴成国  
【摘要】: 洪水资源安全利用是当代中国水利工作的一项重要战略性措施。充分挖掘现有水库的洪水调蓄潜力,在不增加水库防洪风险的前提下适时地将部分洪水转化为可供利用的水资源,对缓解中国水资源短缺、优化水资源时空配置及综合治理流域生态环境尤显重要。为协调水库防洪与兴利的矛盾,进一步开发利用水库汛期洪水资源,论文在系统阐述当前中国洪水资源利用状况及水库洪水资源化调度基本概念和理论的基础上,论述了计算智能方法在水库洪水资源化调度中的研究进展和应用现状,深入探讨了计算智能方法在水库洪水资源化调度方案优选决策中开展研究的可行性、适用性和具体实现途径,并取得了如下主要结果: (1)水库洪水资源化调度方案优选问题可归结为多个可行调度方案之间的复杂决策问题。鉴于现有投影寻踪方法和模糊优选决策方法计算量大及指标权重不易确定等不足,提出将最大信息熵原理分别与投影寻踪方法和模糊优选决策方法相耦合,建立了基于最大熵原理的投影寻踪优选决策模型和基于最大熵原理的模糊优选决策模型。 (2)鉴于集对分析方法可利用联系数从同、异、反不同方面全面刻画分析确定不确定系统中的模糊性和随机性,提出利用集对分析方法定量描述实际水库洪水调度方案与理想“最优”方案之间的单指标差异情况,通过指标权重将单指标联系数转化为方案综合联系数,然后以实际调度方案各指标值作为神经网络输入、以该方案综合联系数作为网络输出,通过随机模拟方法生成网络训练样本,建立了基于联系数的水库洪水调度方案神经网络优选模型。 (3)汛限水位是水库增加蓄水量、解决防洪与兴利矛盾的主要契合点。在水库汛期汛限水位的动态调整方案中,水库汛限水位抬高后,增加效益的同时也提高了水库失事事件的概率。为此,采用三角模糊数将水库调度系统不易识别风险因子模糊化,由此将最终综合风险率由一确定值转化为一区间值,通过随机模拟方法生成大量入库洪水过程线,计算了实际水库不同汛限水位调整方案对应的模糊综合风险率区间值,并据此建立了基于模糊风险分析的水库洪水调度汛限水位优选模型。 (4)把上述4种水库洪水资源化调度方案优选智能方法成功地应用于实际水库洪水调度系统中,结果表明:深入开展水库洪水资源化调度方案优选智能方法研究,既可进一步揭示水库洪水资源化调度方案优选系统的复杂特征,也有助于发展和完善水库洪水资源化调度理论,是水资源系统工程新的发展方向,具有广泛的应用前景。


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