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《四川大学》 2004年
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大系统分解协调法与GM(1,1)模型在流域防洪联合调度中的耦合应用

戴明龙  
【摘要】:洪水灾害是我国和世界上最常见的自然灾害之一,给人类造成了极大的危害。在流域防洪管理中,水库群作为最重要的防洪工程之一,起着蓄洪、滞洪、错峰、削峰的作用,其联合优化调度具有重要意义。水库群优化调度,就是应用系统工程学的理论方法,将水库群作为一个完整系统,并使用优化方法来解决其调度的优化问题,为水库群防洪效益的进一步发挥创造了广阔的前景。 本次论文研究方向为流域防洪实时联合调度优化研究,结合课题的需要,确定将大系统分解协调算法与GM(1,1)模型耦合应用。本次研究,将运用降雨径流模型来预报洪水来水过程,主要研究在已知来水的情况下(预报结果),大系统分解协调算法的简化与GM(1,1)模型的改进,并将它们在防洪调度决策中耦合应用。 从整个流域防洪角度,要求流域内水库群的总余留防洪能力最大,以满足调度最优化的要求。本文在大系统优化原理的指导下,以系统学、灰色数学、模糊数学、水资源学等为技术手段,对流域整体的防洪能力进行优化组合。针对南盘江上游段自然地理、社会经济、生态环境及防洪能力的实际状况,对水库群及河道实施统一优化调度。 大系统优化理论是20世纪70年代为求解大系统优化决策而发展起来的一门新兴学科,它将大系统分解成若干个子系统之后,形成了递阶结构形式,然后在总体目标和约束调节下进行协调(Coordination)。首先应用现有的优化方 WP=3 法实现各子系统的局部最优,然后再根据大系统的总目标,相互协调各子系统,以获得整个大系统的总体最优。大系统具有高维性、不确定性、规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多等特征,分解协调方法几乎贯穿于大系统理论的所有方面。 水库群系统就是一个相互关联的复杂大系统。目前,大系统优化理论在水电站水库群系统优化调度领域渐受重视,在防洪水库群系统中的应用才刚刚起步。本文将从大系统分解协调算法的基本原理入手,研究如何简化改进,并将之合理简便地应用到流域实时防洪调度中来。 灰色系统理论主要通过对系统中已知的“部分”信息进行生成、开发,提取有价值的信息,实现对系统运行特征的正确认识和有效控制。其研究思路是:对灰色量不是通过大样本找统计规律,而是用数据生成的方法,将杂乱无章的原始样本序列整理成规律性较强的生成数列,然后进行预测或其他用途。本文将从常规的GM(1,1)模型的精度入手,研究其改进方法,并利用改进后的GM(1,1)模型来预测河道未来的流量过程,为建立河库联合调度模型做准备。 本文针对流域实时防洪调度的特点,对常规的大系统分解协调算法在防洪上的一般应用方法进行了探讨,指出了可以简化改进的地方,并将简化后的大系统分解协调算法与改进的GM(1,1)模型耦合应用,建立了河库联合调度模型。研究在确保各水库安全的前提下,水库群之间如何互相错峰、削峰,减轻下游河道的防洪压力,保证河道安全渡汛,并将该河库联合调度模型应用到南盘江上游段,开发了南盘江上段河库联合调度系统软件。 系统采用前后台设计思路,前台采用面向对象的编程思想和标准的面向对象化语言Object Pascal,负责发布指令,命令后台进行计算、查询等操作,并使用图形、表格、报表三种方式来显示后台的执行结果;后台(服务器)采用Client/Server(客户/服务器)的结构方式,中央服务器用来存放数据库,该服务器可以被多台客户机访问。数据库应用的处理过程分布在客户机和服务器上,系统中的运算过程全部使用SQL语言编写成存储过程,将大部分功能纳入后台处理,在后台上完成。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TV877

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