黑河梯级水库群联合调度多目标转换规律研究

作     者：杨旺旺 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄强;吉超盈

授予年度：2018年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：黑河流域 多目标调度模型 并行机制 花粉算法 非支配近邻免疫算法 转换规律 模糊评价 

摘      要：自20世纪60年代以来,随着甘肃黑河中游经济的发展和耕地面积的增加,中游用水激增,严重挤占了下游生态绿洲需水,造成了严重的生态恶化问题,黑河中、下游用水矛盾突出。因此,开展水库群多目标调度研究,明确黑河流域发电、灌溉和生态多目标间转换规律,提供多目标调度优选方案,不仅能为黑河水库的实际运行提供指导,还可以为其他流域多目标调度提供借鉴,具有重要的理论意义和应用价值。本论文在分析黑河流域径流变化规律的基础上,建立了梯级水库群单、多目标混合模型,分别引入单目标算法-并行花粉算法和多目标算法-并行非支配近邻免疫算法求解优化模型;通过优化结果分析,揭示了黑河流域多目标转换规律,得到了多目标转换公式;建立多目标方案评价指标体系,采用模糊决策技术和综合权重选出不同典型年调度方案,为决策者提供技术支撑。论文取得主要研究成果如下:(1)基于小波分析,得出黑河流域径流具有18年左右的变化周期;采用Mann-Kendall法确定近10年黑河上游径流具有显著的上升趋势;运用P-Ⅲ曲线确定了枯水年(1974～1975年)、平水年(1977～1978年)和丰水年(1958～1959年)典型年径流过程。(2)在分析黑河流域中、下用水矛盾的基础上,建立了单一目标模型、多目标模型,形成了水库调度问题的多维度完备模型;基于Matlab并行机制,提出了求解单目标调度模型的并行花粉和求解多目标调度模型的非支配免疫混合算法。(3)根据单目标模型长系列计算结果,从黄藏寺水库蓄泄过程和调控任务两方面对发电、灌溉、生态多目标的相互关系进行定量分析,获得了各目标的调度潜力;明确了灌溉和生态年内供水矛盾期为10月和次年4月,阐明了发电与生态相比发电与灌溉的用水矛盾更加突出,丰水年灌溉供水要求比生态更容易保证的规律,科学地回答了黑河“97分水方案在丰水年难以满足的问题。(4)根据多目标模型典型年计算结果,从两目标的帕累托曲线和三目标空间曲面图,对黑河流域多目标调度问题进行点-线-面一体化相互验证分析,揭示了发电、灌溉和生态多目标间的转换规律,建立了黑河流域多目标转换公式。(5)基于多目标转换规律设置了不同典型年多目标方案集,构建了黑河流域多目标调度方案评价指标体系,通过层次分析和熵权法确定了综合指标权重,基于模糊评价方法评价方案集,推荐了各典型年最优调度方案。