流域水資源實(shí)時(shí)調(diào)控理論方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、近年來(lái)黃河持續(xù)枯水，下游河段面臨斷流，國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境供水嚴(yán)重不足，在這種情況下，研究缺水地區(qū)枯水年份水資源實(shí)時(shí)調(diào)配的技術(shù)方法、模型和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成為黃河流域治理開(kāi)發(fā)和管理中的關(guān)鍵和緊迫問(wèn)題。為此，本論文的研究?jī)?nèi)容是，以黃河流域下游為例，進(jìn)行流域水資源實(shí)時(shí)調(diào)控理論方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究。取得的主要成果包括：(1)枯水流量傳播時(shí)間和水量損失綜合分析研究研究黃河小浪底以下河段基本情況，進(jìn)行了河段節(jié)點(diǎn)劃分、枯水流量分級(jí)等有關(guān)問(wèn)題的概化處理，重點(diǎn)針對(duì)

2、枯水流量傳播時(shí)間和河道水量損失這兩個(gè)水量傳播規(guī)律的重要參數(shù)，采用原型試驗(yàn)和歷史資料分析兩種方法進(jìn)行研究，并進(jìn)行綜合分析提出可具操作性的成果。經(jīng)分析比較，原型試驗(yàn)與歷史資料分析計(jì)算的流量傳播時(shí)間和水量損失均比較吻合。鑒于原型試驗(yàn)與歷史統(tǒng)計(jì)成果可以相互印證，說(shuō)明了上述成果可信，精度可靠。 (2)復(fù)雜河道長(zhǎng)距離短歷時(shí)枯水流量演進(jìn)方法研究針對(duì)復(fù)雜河道長(zhǎng)距離短歷時(shí)枯水流量演進(jìn)，重點(diǎn)研究了多因子線性演進(jìn)方法、一維非恒定流流量演進(jìn)方法和人工神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立了相應(yīng)的模型，并進(jìn)行了各種方法的比較。多因子線性演進(jìn)方法，基本概念清楚，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單透明，通過(guò)優(yōu)化方法可以獲取精度較高的演進(jìn)方程參數(shù)，方法穩(wěn)定性高，而且便于進(jìn)行演進(jìn)計(jì)算和反饋控制計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用表明，對(duì)黃河下游枯水演進(jìn)具有一定的適用性，精度較高。經(jīng)比較，本文推薦采用多因子線性演進(jìn)方法進(jìn)行調(diào)度模型的開(kāi)發(fā)。 (3)多時(shí)間步長(zhǎng)嵌套和滾動(dòng)修正的流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控方法和模型研究從當(dāng)前水資源管理和調(diào)度的情況出發(fā)，提出了

4、流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)配問(wèn)題，應(yīng)用控制論和臨界調(diào)控理論，提出了流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)配的概念、特點(diǎn)和調(diào)控過(guò)程，分析了流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控的特征。認(rèn)為流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控具有水庫(kù)調(diào)度、河段配水和流量預(yù)警控制相結(jié)合的三元調(diào)控結(jié)構(gòu)、不同時(shí)間步長(zhǎng)嵌套的時(shí)間調(diào)控結(jié)構(gòu)、供需自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控結(jié)構(gòu)、基于實(shí)時(shí)信息的動(dòng)態(tài)反饋調(diào)整結(jié)構(gòu)等特征。 以黃河小浪底以下河段為例，構(gòu)建了多時(shí)間步長(zhǎng)嵌套和滾動(dòng)修正的流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控模型

5、?？紤]小浪底水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用和來(lái)水、用水、區(qū)間加水、枯水流量演進(jìn)等因素，提出了月、旬、日三種時(shí)間步長(zhǎng)的模型嵌套和實(shí)時(shí)調(diào)度滾動(dòng)決策方式，以利津斷面防斷流為控制條件，建立了黃河小浪底以下河段枯水月調(diào)配模型、旬調(diào)配模型、日調(diào)配模型、防斷流防凌預(yù)警和用水控制模型，并提出了求解方法。 (4)流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控決策支持系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)以黃河小浪底以下河段枯水調(diào)度決策支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為例，說(shuō)明流域水資源實(shí)時(shí)多維臨界調(diào)控決策支持系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)

6、。重點(diǎn)說(shuō)明了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)建立和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、基于GIS的空間分析子系統(tǒng)、調(diào)度流程開(kāi)發(fā)等方面。 調(diào)度流程的開(kāi)發(fā)是此次決策支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一個(gè)創(chuàng)新，針對(duì)不同季節(jié)水量調(diào)度特點(diǎn)，調(diào)度流程耦合了不同調(diào)度季節(jié)所需的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)，開(kāi)發(fā)春季、夏季、秋季和冬季水量調(diào)度控制流程，由系統(tǒng)總控界面進(jìn)行管理，使用戶(hù)方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和模型的控制，提高了調(diào)度決策效率和便捷性。還進(jìn)行了基于3D-GIS的人機(jī)交互式視景子系統(tǒng)的探索和初步應(yīng)用。