[发明专利]一种调水工程多水力设施联合优化调控方案制定方法

说明书

一种调水工程多水力设施联合优化调控方案制定方法，获取调水工程沿线水情及运行状态监测数据，率定并验证得到符合调水工程实际运行的水力瞬变模型；建立多水力设施联合优化调控模型，与所述水力瞬变模型进行耦合，得到父代调控方案集；并构建所述水力瞬变模型的替代模型，通过所述替代模型和所述多水力设施联合优化调控模型的耦合，不断对所述父代调控方案集进行迭代调整，得到多水力设施联合优化调控的最优调控方案集。本发明可以有效提高水力瞬变模型模拟的准确性，提高多水力设施联合优化调控模型的效率和实用性，以及调控方案的切实性和可操作性，从而及时指导实际工程的调控运行，减少调控过程风险，避免反复调控，提高调控运行品质。

技术领域

本发明涉及调水工程领域，尤其涉及一种调水工程多水力设施联合优化调控方案制定方法。

背景技术

为了均衡水资源空间配置，缓解缺水地区水资源短缺，促进社会、经济以及生态等方面的协调发展，使得调水工程的建设成为必然。但由于地形、地质、城市建设、调水规模等因素的限制，调水方式、结构、水力设施日趋复杂，水力响应也越来越复杂，对于多水力设施的协调联合调控需求越来越高。而多水力设施间调控相互干扰、相互影响，若联合调控不当，往往需要反复调控，机械损耗大，人力消耗大，决策效率低，还可能造成管道系统运行安全风险的叠加，增加最大瞬时压力超过管道的承受能力，进而引起爆管、阀门损坏等事故的风险；增加最小瞬时压力降至对应环境温度下的水体汽化压力，使得管道局部呈现真空状态，进而造成管道压瘪、坍塌，或引发水柱分离和弥合现象的风险；增加沿线调节池出现漏空或漫溢、隧洞局部断面水位出现急剧下降或出现明满交替现象、泵站前池水位出现低于最低运行水位或漫溢，水泵出现空蚀空化等的风险，运行调控难度大。

因此，综合考虑各安全风险，寻求多水力设施联合优化调控方案制定方法，对有效指导调水工程的调度运行具有重要的应用价值和科学意义。而现有技术中利用优化算法结合水力瞬变模型制定多水力设施联合优化调控方案，往往需要进行成百上千次的瞬变计算，耗时长，难以满足决策的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调水工程多水力设施联合优化调控方案制定方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种调水工程多水力设施联合优化调控方案制定方法，包括以下步骤：

S1、整理调水工程沿线水情及运行状态监测数据，进行率定并验证得到符合调水工程实际运行的水力瞬变模型；

S2、根据调水工程瞬变过程中安全风险的需求，建立多水力设施联合优化调控模型，并与所述水力瞬变模型进行耦合；

S3、当迭代次数为1时，对耦合所述水力瞬变模型的所述多水力设施联合优化调控模型进行求解，得到原始的决策变量对应的目标函数值，形成所述多水力设施联合优化调控的父代调控方案集；

S4、根据所述父代调控方案集中各方案的决策变量和对应的目标函数值，建立所述水力瞬变模型的替代模型，进而将所述替代模型和所述多水力设施联合优化模型进行耦合；

S5、当迭代次数大于1时，将所述父代调控方案集中的所述决策变量通过优化算法生成第二代决策变量，通过耦合所述替代模型的所述水力设施联合优化调控模型进行求解，得到所述第二代决策变量对应的目标函数值，形成所述多水力设施联合优化调控的子代调控方案集；

S6、将所述父代调控方案集与所述子代调控方案集进行结合，并按照非支配等级层筛选得到新父代调控方案集；

S7、将所述父代调控方案集与所述子代调控方案集进行结合并选择出非支配方案集，将所述非支配方案集代入所述水力瞬变模型进行校验，得到校验非支配方案集，将得到的所述校验非支配方案集并入步骤S3形成的所述父代调控方案集作为训练方案集，对所述替代模型进行训练，实现所述替代模型的第一次迭代；