一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法.docx

一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法专利名称：一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法技术领域：本发明属于水库优化调度图技术领域，特别涉及一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法背景技术：水库调度图具有直观、应用方便和易于反映调度规则的时间连续性等优点，在生产实践中应用广泛水库调度图按是否采用优化方法，可分为常规调度图和优化调度图现行水库优化调度图存在以下不足(1)只注重发挥水库的社会经济功能，力求经济效益的最大化，忽视了水库下游及库区的生态需水要求；(2)水库优化调度图只注重当前入库径流变化规律，对未来气候变化的自适应研究甚少发明内容针对现有技术的不足，本发明基于全球气候模式(GCM)与可变下渗能力水文模型(VIC)获取未来气候 变化情景下的预测径流信息，并权衡水库调度的社会经济目标和生态目标，提出了一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，包括以下步骤步骤1，建立GCM与VIC的耦合模型，以预测未来气候变化情景下的水库径流过程;步骤2，建立水库多目的标优化调度图模型；步骤3，将未来气候变化情景下的水库预测径流资料作为优化调度图模型的输入，采用自适应遗传算法编制水库的多目标优化调度图。

步骤2的水库多目标优化调度图模型的目标函数是基于防洪、河道外供水、河道内生态供水、调水和发电子目标建立，其目标函数为maxr =maxf a,./;’，其中，F为总目标；a i为第i个子目标的权重，且=1 ;M为子目标的数量A丨为归一化后的第i个子目 ^=IB, f =JJf, ^为按常规调度图模拟运行的第i个子目标值所述的目标函数需满足如下约束条件水量平衡约束、水库水位约束、出库流量约束、电站出力约束和水库边界条件步骤3进一步包括以下子步骤(I)将未来气候变化情景下的预测径流资料作为水库的优化调度图模型的输入；(2)水库按常规调度模拟运行，统计水库的防洪、河道外供水、河道内生态供水、调水和发电子目标值；(3)给定各子目标对应的权重系数；(4)采用遗传算法随机生成水库的初始调度线；(5)初始调度线经个体变异、交叉和选择产生新调度线，计算初始调度线和新调度线的适应度，所述的适应度为水库的多目标优化调度图模型的目标函数值；(6)判断新调度线是否满足遗传算法的收敛条件，收敛条件为相邻两次迭代的目标函数差值小于或等于设定精度，若满足收敛条件则输出优化调度图；否则，重复步骤(5)与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果1、现有技术均以多年平均经济效益最大化为优化目标，本发明以防洪、河道外供水、河道内生态供水、调水和发电等为优化目标，能够权衡水库调度的社会经济目标和生态目标，在保证水库防洪安全的前提下最大限度地提高水库调度的经济效益和生态效益；2、现有技术均以水库实测径流资料作为优化调度图模型的输入，本发明强调将未来气候变化情景下的预测径流资料作为优化调度图模型的输入，采用自适应遗传算法编制多目标优化调度图以适应未来气候变化，更具有实用性。

图1为编制水库自适应多目标优化调度图的流程图；图2为GCM与VIC模型的耦合原理图图3为水库综合利用调度图具体实施例方式本发明基于GCM与VIC耦合模型对未来气候变化情景下的水库径流进行预测预报，建立防洪、供水、发电及生态等调度目标相权衡的水库多目标调度图优化模型，在保证水库防洪安全的前提下，寻求水库综合效益最大的自适应多目标优化调度图，其具体流程详见图1下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体说明一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，包括以下步骤步骤1，建立全球气候模式(GCM)与可变下渗能力水文模型(VIC)的耦合模型，以预测未来气候变化情景下的水库径流过程相对于集总式水文模型，分布式水文模型可将土壤、植被的空间分布、土地利用的区域特征以及降水、蒸发和径流的空间分布较好地反映出来，并将其建立在网格点上，更适合与全球气候模式GCM耦合本实施例中，应用统计降尺度法将GCM与9kmX 9km的VIC分布式水文模型耦合，对水库所在流域的未来降雨径流趋势进行预测预报，GCM与VIC模型的耦合原理详见图2步骤2，建立水库多目标优化调度图模型对承担多项兴利任务的综合利用水库来说，其调度图常含有四条调度线，从下往上分别是限制供水线、降低供水线、保证供水线和加大供水线，如图3所示。

为协调水库兴利要求和生态环境要求，需在水库原有的兴利库容中分出一部分以生态供水线为上限的专用库容，以保证下游及库区生态需水的完整性生态供水线与其它基本调度线类似，可概化为一组相互连接的线段，见图3本发明以防洪、供水、发电及生态调度作为水库多目标调度的子目标，子目标具体形式分别为(I)水库下游遭遇洪水的风险最小，可表示为权利要求1.一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，建立全球气候模式与可变下渗能力水文模型的耦合模型，以预测未来气候变化情景下的水库径流过程；步骤2，基于防洪、河道外供水、河道内生态供水、调水和发电子目标，建立水库多目标的优化调度图模型；步骤3，将未来气候变化情景下的水库预测径流资料作为优化调度图模型的输入，采用自适应遗传算法编制水库的多目标优化调度图2.如权利要求1所述的自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，其特征在于优化调度图模型的目标函数基于各子目标获得，具体为通过对各子目标归一化、并对归一化后的各子目标赋权值，得到优化目标函数3.如权利要求2所述的自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，其特征在于所述的目标函数需满足如下约束条件水量平衡约束、水库水位约束、出库流量约束、电站出力约束和水库边界条件。

4.如权利要求1所述的自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，其特征在于步骤3进一步包括以下子步骤(1)将未来气候变化情景下的预测径流资料作为水库的优化调度图模型的输入；(2 )水库按常规调度模拟运行,统计水库的防洪、河道外供水、河道内生态供水、调水和发电子目标值；(3)给定各子目标对应的权重系数；(4)采用遗传算法随机生成水库的初始调度线；(5)初始调度线经个体变异、交叉和选择产生新调度线，计算初始调度线和新调度线的适应度，所述的适应度为水库的多目标优化调度图模型的目标函数值；(6)判断新调度线是否满足遗传算法的收敛条件，收敛条件为相邻两次迭代的目标函数差值小于或等于设定精度，若满足收敛条件则输出优化调度图；否则，重复步骤(5)全文摘要本发明公开了一种自适应气候变化的水库多目标优化调度图编制方法，包括以下步骤步骤1，建立全球气候模式(GCM)与可变下渗能力水文模型(VIC)耦合模型，以预测未来气候变化情景下的径流过程；步骤2，建立水库多目标优化调度图模型；步骤3，将未来气候变化情景下的预测径流资料作为优化调度图模型的输入，采用自适应遗传算法编制多目标优化调度图本发明能够权衡水库调度的社会经济目标和生态目标，在保证水库防洪安全的前提下最大限度地提高水库调度的综合效益，并能自适应未来气候变化，可广泛应用于水库多目标优化调度生产实践中。