改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統及方法，其特征在于：該系統包括水文信息采集模塊、水庫工況接入模塊、信息傳輸模塊、數據預處理模塊、江湖關系調度決策模塊、顯示終端模塊。本發明克服已有的水庫調度技術缺點，以實現江湖兩利為目標，提供有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行調度系統及方法，針對表征江湖關系的控制性水文和水生態參數開展多目標優化調控，實現有利于改善江湖關系的跨流域、多目標、一體化水利工程群遠程聯合調控。
【專利說明】改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水利工程優化調控【技術領域】，具體涉及一種有利于改善江湖關系的江河及通江湖泊水庫群聯合運行調度系統和方法。
【背景技術】
[0002]流域內江、河、湖水體常常交匯聯通，形成復雜江湖交匯水系。江湖交匯水系往往具有大尺度、多維度耦合(一維河流、二維湖泊及局部三維水體)、強人為干擾(水利工程、取水工程、土木工程)的顯著特點。江湖關系一詞特指江湖交匯水系之間的不同形態水域互相連通、互相影響的共存共生關系。以典型的長江中游地區長江、鄱陽湖、洞庭湖交匯水系為例，江湖關系狀態反映了長江與通江湖泊之間的動態平衡，對通江湖泊水文、水環境和水生態的演變格局起主導作用。江湖關系會受到水利工程建設和運行的強烈影響，例如，長江中上游、洞庭湖流域、鄱陽湖流域內已建成多座大型水利水電工程，形成了獨特的“上下游”、“干支流”水庫群空間分布格局；上述水利工程發揮了巨大經濟社會效益(發電、航運、補水等)，但也對長江中游江湖水系施加了強烈的人為擾動，改變著江湖關系自然演變過程，繼而引起諸如三口分流比、湖泊沖淤、蓄泄能力、濕地健康狀態等不利變化。
[0003]由于長江中游及通江湖泊地區是在水利工程群綜合作用下的江湖河交匯復雜系統，除長江上游控制性水庫外，兩湖流域所建的大量水利工程也會對江湖關系產生影響，維護江湖關系健康必須對長江中上游及通江湖泊水庫群實施一體化聯合優化調度。傳統河湖健康研究多“就湖論湖”、“就河論河”，很少涉及江湖關系。此外，傳統水庫優化調度實踐大多以發揮發電和防洪效益為根本目標，常見水庫調度范圍也大多僅限于單個水庫的庫區或壩下河段水量調度，很少涉及改善江湖關系這一重要問題，針對類似長江中游江湖河交匯復雜系統的遠距離上下游一體化水庫群聯合調控仍是空白。如何通過長江中上游水庫群和兩湖已建水庫群的水量聯調聯控，既兼顧長江中上游水庫群多種功能的發揮，又能保障兩湖防洪、供水和水生態環境保護需水要求，是水資源和水環境保護領域的難點技術問題，現有方法尚不能實現這一目標。本專利發明了一種針對江湖交匯水系的長江干流重大水利工程優化調度及其與通江湖泊出入湖水庫群水量聯控聯調的途徑與方法，實現有利于改善江湖關系的跨流域、多目標、一體化水利工程群遠程聯合調控。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明針對已有的水庫調度技術缺點，以實現江湖兩利為目標，提供一種改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行調控系統和方法，針對表征江湖關系的控制性水文參數開展多目標優化調控，實現有利于改善江湖關系的跨流域、多目標、一體化水利工程群遠程聯合調控。
[0005]技術方案:本發明改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統，包括水文信息采集模塊、水庫工況接入模塊、信息傳輸模塊、數據預處理模塊、江湖關系調度決策模塊、顯示終端模塊。[0006]其中的水文信息采集模塊，由各個功能前端測量設備子模塊組成，能夠在河流控制性斷面和通江湖泊控制性站點定時定量監測采集用于計算表征江湖關系狀態的流量、流速、水位、水溫、泥沙等水文參數。
[0007]水庫工況接入模塊包括江河上游控制性水庫工況接入子模塊和通江湖泊流域入湖水系控制性水庫工況接入子模塊，分別用于接入江河上游控制性水庫和通江湖泊流域內入湖支流水系控制性水庫群的實時制組運行工況、庫區水位、下泄水量、氣象的基本水庫調度?目息。
[0008]信息傳輸模塊，由有線通信網和無線局域網組成，其中水文信息采集模塊獲得的現場數據流通過3G無線傳輸方式進行通訊傳輸，經無線通訊傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊；水庫工況接入模塊的數據流直接通過各個水庫管理站機房的有線通信網傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊進行處理。
[0009]數據預處理模塊用于數據接受和存儲、標準化預處理、水文短期預報分析；數據預處理模塊包括信息庫子模塊和水文預報子模塊；其中的信息庫子模塊用于接受并標準化集中存儲所采集的水文信息和水庫工況數據；所述的水文預報子模塊，采用統計回歸和數據驅動方法建立短期預測單元，利用采集的水文信息、水庫工況數據生成短期水文預報信息，供江湖關系調度決策模塊使用。 [0010]江湖關系調度決策模塊，包括江湖關系狀態分析子模塊、水庫群聯合調度分析子模塊和專家決策分析子模塊；其中的江湖關系狀態分析子模塊接收數據預處理模塊提供的當前及短期預測水文數據，用于計算表征江湖關系狀態的關鍵參數，分析調度期內江湖聯通性和水生態環境狀態；所述的水庫群聯合調度分析子模塊，針對接收到的數據預處理模塊的水庫工況信息，通過設置不同的目標函數內指標權重值，采用多分組差分進化算法(MGDE)，優化計算得到有利于改善江湖關系的水庫群聯合調度方案；所述的專家決策分析子模塊接收水庫群聯合調度分析子模塊所得水庫群聯合調度備選方案，結合江湖關系狀態分析子模塊提供的江湖關系狀態預測，對不同水庫群聯合調度備選方案所引發的江湖關系變化趨勢進行比較，提出最終的調度決策方案。
[0011]顯示終端模塊由高性能服務器及其顯示終端組成，對水文數據、水庫工況信息、數據預處理中間過程、調度決策結果進行圖像化展示。
[0012]上述系統中，江湖關系狀態分析子模塊，包括江湖連通性狀態分析單元、通江湖泊水生態環境狀態分析單元。
[0013]進一步的，江湖連通性狀態分析單元，接受水文信息采集模塊傳輸的、數據預處理模塊存儲的江河上游干流流量、江河入湖流量、江河干流沙量、江河入湖沙量等關鍵水文參數數據，分析計算表征江湖連通性狀態的江湖水沙交換量、分流分沙比、江湖頂托值。
[0014]進一步的，通江湖泊水生態環境狀態分析單元，接受水文信息采集模塊傳輸的水文信息，包括控制性水文站水位、洲灘濕地水位等關鍵參數數據，分析計算表征通江湖泊水生態環境狀態的湖泊生態需水量滿足率。
[0015]上述系統中，水庫群聯合調度分析子模塊，包括控制性指標擬合單元、調度優化分析計算單元，其中:
[0016]進一步的，控制性指標擬合單元用于分析江河中上游水庫群及通江湖泊水系組成和水情的特點，基于歷史數據、水文信息采集模塊和水庫工況接入模塊獲取的長序列相關數據，應用最小二乘原理，建立江河中上游及通江湖泊出入湖水庫群的控制下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系。
[0017]進一步的，調度優化分析計算單元，基于水庫群的控制下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系，確定水庫群及通江湖泊聯合調度的優化目標函數和約束條件，通過設置不同的目標函數內指標權重值，采用多分組差分進化算法(MGDE)進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，將得出的一組各控制水庫預測調度過程水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據等信息解集輸入專家決策分析子模塊。
[0018]進一步的，專家決策分析子模塊接受調度優化分析計算單元的水庫群聯合調度備選方案，結合江湖關系狀態分析子模塊中的江湖聯通性和水生態環境狀態預測結果，對接收的調度優化分析計算單元各控制水庫預測調度過程的水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據等信息，進行基于整個湖水系調度區域的、相應調度時期的、最有利于江湖關系的調度方案決策分析，得出符合實際情況的最終優選方案。
[0019]利用上述的改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統，本發明的江河及通江湖泊水庫群聯合運行調度方法，按以下步驟進行:
[0020](I)信息采集和傳輸:由水文信息采集模塊各個功能前端測量設備子模塊，在河流斷面和通江湖泊控制性站點定時定量監測采集用于計算表征江湖關系的多個關鍵水文參數，包括河流斷面流量、斷面平均流速、斷面平均水位、斷面水溫、斷面泥沙量、站點流速、站點水位、站點水溫、站點合沙量等；同時，由水庫工況接入模塊的江河上游控制性水庫工況接入子模塊和通江湖泊流域入湖水系控制性水庫工況接入子模塊，分別接入江河上游控制性水庫和湖泊流域內支流入湖水系控制性水庫群的機組運行工況、庫區水位、下泄水量、氣象等水庫調度實時信息。
[0021]上述水文信息采集模塊獲得的現場數據流通過無線傳輸方式進行通訊傳輸，經3G無線通訊傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊；同時，水庫工況接入模塊獲得的數據流直接通過各個水庫管理站機房的有線通信網傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊。
[0022](2)數據預處理:由數據預處理模塊的信息庫子模塊接受并標準化集中存儲水文信息采集模塊采集的水文信息、水庫工況接入模塊傳輸的水庫工況數據；由水文預報子模塊利用采集的水文信息、水庫工況數據，采用統計回歸和數據驅動方法生成短期水文預報信息，包括江湖水系的水位和流量時空分布預測數據集，供江湖關系調度決策模塊使用。
[0023](3)江湖關系狀態分析:由江湖關系調度決策模塊的江湖關系狀態分析子模塊分析和預測江湖關系狀態情況，包括江湖連通性狀態分析和通江湖泊水生態環境狀態分析；其中的江湖連通性狀態分析，由江湖關系狀態分析子模塊內的江湖連通性狀態分析單元接受水文信息采集模塊傳輸的、數據預處理模塊存儲的江河上游干流流量、江河入湖流量、江河干流沙量、江河入湖沙量等關鍵水文參數數據，分析計算表征江湖連通性狀態的江湖水沙交換量、分流分沙比、江湖頂托值；其中的通江湖泊水生態環境狀態分析，由江湖關系狀態分析子模塊內的通江湖泊水生態環境狀態分析單元接受水文信息采集模塊傳輸的、數據預處理模塊存儲的控制性水文站水位、洲灘濕地水位等關鍵參數數據，分析計算得出表征通江湖泊水生態環境狀態的湖泊生態需水量滿足率。
[0024](4)江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行優化調度計算:由水庫群聯合調度分析子模塊接受水文信息采集模塊和水庫工況接入模塊傳輸的、數據預處理模塊存儲的水文信息和水庫工況信息，進行江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行優化調度計算，提出的水庫群聯合調度備選方案；具體分為兩個步驟。
[0025]①通過控制性指標擬合分析，明確江河中上游水庫群對通江湖泊水系水情的影響，具體由水庫群聯合調度分析子模塊的控制性指標擬合單元接受水文信息采集模塊傳輸的、數據預處理模塊存儲的水文信息和水庫工況信息，應用最小二乘原理分析得出江河中上游及通江湖泊出入湖水庫群的下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系。
[0026]②由水庫群聯合調度分析子模塊的調度優化分析計算單元進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合優化調度計算分析；所述的計算方法以有利于改善江湖關系的為調度目標，以水庫運行基本設計規程為約束條件，通過設置不同的目標函數內指標權重值，采用多分組差分進化算法(MGDE)，進行江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，得出水庫群聯合調度備選方案，即各控制水庫預測調度過程水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據等信息解集，輸入專家決策分析子模塊；同時，所生成的即優化調度方案的相關參數信息輸入江湖關系狀態分析子模塊中，對各個備選調度方案對江湖關系狀態變化進行預測分析。
[0027](5)專家決策分析:專家決策分析子模塊接收調度優化分析計算單元的水庫群聯合調度備選方案，即優化調度參數信息，結合江湖關系狀態分析子模塊中的各備選方案下江湖關系狀態變化預測分析結果，即對各備選方案下的水庫預測調度過程的水位、流量、出力、主要控制斷面和站點水位、流量數據等信息，進行基于整個湖水系調度區域的、相應調度時期的、最有利于江湖關系的調度方案決策分析，得出符合實際情況的最終優選方案。
[0028](6)調度信息可視化:由顯示終端模塊的高性能服務器及其顯示終端對水文數據、水庫工況信息、數據預處理中間過程、調度決策信息進行圖像化展示。
[0029]上述方法中，表征江湖關系狀態分析包括江湖連通性狀態分析和通江湖泊水生態環境狀態分析，江湖連通性狀態包括江湖分流分沙比、江湖水沙交換量、江湖頂托三個方面的共5個參數，通江湖泊水生態環境狀態由湖泊最小生態需水量關鍵參數表征，具體計算方法如下:
[0030]①江湖分流、分沙比表征了水利工程影響下江河總流量中對通江湖泊的直接影響力。具體參數計算方法為:A = Qinl/Qr, B = Sinl/Sr,式中，A為分流比；B為分沙比；Qinl、Sinl分別為江河通過進出口進入湖泊的水量和泥沙量，分別為湖泊進出口處上游江河干流流量和泥沙量。
[0031]②江湖水沙交換系數表征了江湖之間水沙相互交換關系，體現入湖或出湖物質流通能力。具體參數計算方法為:水量交換系數C= (QinJQin2VQtjut,泥沙交換系數D =(Sinl+Sin2) /Sout,式中，Qin2、Sin2分別為湖泊流域內入湖支流入湖流量和泥沙量，Qou0Sout分別為通江湖泊出湖水量及泥沙量。
[0032]③江湖頂托系數表征通江湖泊與干流連接處干流水體是否對湖泊水體有頂托作用:E= (H1-H2)/Λ L式中，E為江湖頂托表征參數訊為所選通江湖泊內距離江湖出入口距離最遠的水文站水位,H2為所選通江湖泊江湖出入口水位，AL為兩站點的順水流方向的長度。
[0033]④湖泊生態需水量滿足率表征在變化江湖關系影響下通江湖泊控制性生態區域所需水位的滿足程度:f = hyhmin，式中，F為湖泊生態需水量表征參數；h。為臨近通江湖泊洲灘濕地水文站實測水位平均值，hmin為由維持洲灘濕地正常功能所需的最小生態水位。
[0034]上述方法中，所建立的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合調度計算方法，是在滿足江河上游控制性水庫及通江湖泊流域水利工程群基本調度目標的前提下，以改善江湖關系為第一目標，明確調度目標函數和約束條件，采用多分組差分進化算法(MGDE)，進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，提出改善江湖關系的聯合調度準則如下:
[0035]
【權利要求】
1.一種改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統，其特征在于:該系統包括水文信息采集模塊(I)、水庫工況接入模塊(2)、信息傳輸模塊(3)、數據預處理模塊(4)、江湖關系調度決策模塊(5)、顯示終端模塊(6)，其中: 所述的水文信息采集模塊(I)，由各個功能前端測量設備子模塊(7)組成，能夠在河流控制性斷面和通江湖泊控制性站點定時定量監測采集用于計算表征江湖關系狀態的流量、流速、水位、水溫、泥沙參數； 所述的水庫工況接入模塊(2)包括江河上游控制性水庫工況接入子模塊(8)和通江湖泊流域入湖水系控制性水庫工況接入子模塊(9)，分別用于接入江河上游控制性水庫和通江湖泊流域內入湖支流水系控制性水庫群的實時機組運行工況、庫區水位、下泄水量、氣象等基本水庫調度信息； 所述的信息傳輸模塊(3)，由有線通信網和無線局域網組成，其中水文信息采集模塊(I)獲得的現場數據流通過3G無線傳輸方式進行通訊傳輸，經無線通訊傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊(4);水庫工況接入模塊(2)的數據流直接通過各個水庫管理站機房的有線通信網傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊(4)進行處理； 所述的數據預處理模塊(4)用于數據接受和存儲、標準化預處理、水文短期預報分析；數據預處理模塊(4)包括信息庫子模塊(10)和水文預報子模塊(11);其中的信息庫子模塊(10)用于接受并標準化集中存儲所采集的水文信息和水庫工況數據；所述的水文預報子模塊(11)，采用統計回歸和數據驅動方法建立短期預測單元，利用采集的水文信息、水庫工況數據生成短期水文預報信息，供江湖關系調度決策模塊(5)使用； 所述的江湖關系調度決策模塊(5)，包括江湖關系狀態分析子模塊(12)、水庫群聯合調度分析子模塊(13)和專家決策分析子模塊(14);其中的江湖關系狀態分析子模塊(12)接收數據預處理模塊(4)提供的當前及短期預測水文數據，能夠計算表征江湖關系狀態的關鍵參數，分析調度期內江湖聯通性和水生態環境狀態；所述的水庫群聯合調度分析子模塊(13)，針對接收到的數據預處理模塊(4)的水庫工況信息，采用多分組差分進化算法優化計算得到有利于改善江湖關系`的水庫群聯合調度方案；所述的專家決策分析子模塊(14)接收水庫群聯合調度分析子模塊(13)所得水庫群聯合調度備選方案，結合江湖關系狀態分析子模塊(12)提供的江湖關系狀態預測，對不同水庫群聯合調度備選方案所引發的江湖關系變化趨勢進行比較，提出最終的調度決策方案； 所述的顯示終端模塊(6)由高性能服務器及其顯示終端組成，對水文數據、水庫工況信息、數據預處理中間過程、調度決策結果進行圖像化展示。
2.如權利要求1所述的一種改善江湖關系的水庫群聯合運行調度系統，其特征在于:所述的江湖關系調度決策模塊(5)由江湖關系狀態分析子模塊(12)、水庫群聯合調度分析子模塊(13)和專家決策分析子模塊(14)組成；其中: 所述的江湖關系狀態分析子模塊(12)，包括江湖連通性狀態分析單元(15)、通江湖泊水生態環境狀態分析單元(16):其中， 所述的江湖連通性狀態分析單元(15)，接受水文信息采集模塊(I)傳輸的、數據預處理模塊(4)存儲的江河上游干流流量、江河入湖流量、江河干流沙量、江河入湖沙量等關鍵水文參數數據，分析計算表征江湖連通性狀態的江湖水沙交換量、分流分沙比、江湖頂托值；通江湖泊水生態環境狀態分析單元(16)，接受水文信息采集模塊(I)傳輸的水文信息，包括控制性水文站水位、洲灘濕地水位等關鍵參數數據，分析計算表征通江湖泊水生態環境狀態的湖泊生態需水量滿足率； 所述的水庫群聯合調度分析子模塊(13)，包括控制性指標擬合單元(17)、調度優化分析計算單元(18),其中: 控制性指標擬合單元(17)能夠分析江河中上游水庫群及通江湖泊水系組成和水情的特點，基于歷史數據、水文信息采集模塊(I)和水庫工況接入模塊(2)獲取的長序列相關數據，應用最小二乘原理，建立江河中上游及通江湖泊出入湖水庫群的控制下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系； 調度優化分析計算單元(18)，能夠基于水庫群的控制下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系，確定水庫群及通江湖泊聯合調度的優化目標函數和約束條件，通過設置不同的目標函數指標權重值，并采用多分組差分進化算法進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，將得出的一組各控制水庫預測調度過程水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據等信息解集輸入專家決策分析子模塊(14)； 所述的專家決策分析子模塊(14)，能夠接受調度優化分析計算單元(18)的水庫群聯合調度備選方案，結合江湖關系狀態分析子模塊(12)中的江湖聯通性和水生態環境狀態預測結果，對接收的調度優化分析計算單元(18)各控制水庫預測調度過程的水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據信息，進行基于整個湖水系調度區域的、相應調度時期的、最有利于江湖關系的調度方案決策分析，得出符合實際情況的最終優選方案。
3.利用權利要求1-2所述系統進行江河及通江湖泊水庫群聯合運行調度方法，其特征在于:按以下步驟進行: 1)信息采集和傳輸:由水文信息采集模塊(I)各個功能前端測量設備子模塊(7)，在河流斷面和通江湖泊控制性站點定時定量監測采集用于計算表征江湖關系的多個關鍵水文參數，包括河流斷面流量、流速、水位、水溫、泥沙量，通江湖泊控制性站點流速、水位、水溫、含沙量；同時，由水庫工況接入模塊(2)的江河上游控制性水庫工況接入子模塊(8)和通江湖泊流域入湖水系控制性水庫工況接入子模塊(9),分別接入江河上游控制性水庫和湖泊流域內支流入湖水系控制性水庫群的機組運行工況、庫區水位、下泄水量、氣象等水庫調度實時信息； 上述水文信息采集模塊(I)獲得的現場數據流通過無線傳輸方式進行通訊傳輸，經3G無線通訊傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊(4);同時，水庫工況接入模塊(2)獲得的數據流直接通過各個水庫管理站制房的有線通信網傳輸到系統控制中心的數據預處理模塊⑷: 2)數據預處理:由數據預處理模塊(4)的信息庫子模塊(10)接受并標準化集中存儲水文信息采集模塊(I)采集的水文信息、水庫工況接入模塊(2)傳輸的水庫工況數據；由水文預報子模塊(11)利用采集的水文信息、水庫工況數據，采用統計回歸和數據驅動方法生成短期水文預報信息，包括江湖水系的水位和流量時空分布預測數據集，供江湖關系調度決策模塊(5)使用； 3)江湖關系狀態分析:由江湖關系調度決策模塊(5)的江湖關系狀態分析子模塊(12)分析和預測江湖關系狀態情況，包括江湖連通性狀態分析和通江湖泊水生態環境狀態分析；其中的江湖連通性狀態分析，由江湖關系狀態分析子模塊(12)內的江湖連通性狀態分析單元(15)接受水文信息采集模塊(I)傳輸的、數據預處理模塊(4)存儲的江河上游干流流量、江河入湖流量、江河干流沙量、江河入湖沙量等關鍵水文參數數據，分析計算表征江湖連通性狀態的江湖水沙交換量、分流分沙比、江湖頂托值；其中的通江湖泊水生態環境狀態分析，由江湖關系狀態分析子模塊(12)內的通江湖泊水生態環境狀態分析單元(16)接受水文信息采集模塊(I)傳輸的、數據預處理模塊(4)存儲的控制性水文站水位、洲灘濕地水位等關鍵參數數據，分析計算得出表征通江湖泊水生態環境狀態的湖泊生態需水量滿足率； 4)江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行優化調度計算:由水庫群聯合調度分析子模塊(13)接受水文信息采集模塊(I)和水庫工況接入模塊(2)傳輸的、數據預處理模塊(4)存儲的水文信息和水庫工況信息，進行江河中上游及通江湖泊水庫群聯合運行優化調度計算，提出水庫群聯合調度備選方案；具體分為兩個步驟: ①首先，通過控制性指標擬合分析，明確江河中上游水庫群對通江湖泊水系水情的影響，具體由水庫群聯合調度分析子模塊(13)的控制性指標擬合單元(17)接受水文信息采集模塊(I)傳輸的、數據預處理模塊(4)存儲的水文信息和水庫工況信息，應用最小二乘原理分析得出江河中上游及通江湖泊出入湖水庫群的下泄流量與通江湖泊各湖區代表站水位的相關關系； ②由水庫群聯合調度分析子模塊(13)的調度優化分析計算單元(18)進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合優化調度計算分析；所述的計算方法以有利于改善江湖關系為調度目標，以水庫運行基本設計規程為約束條件，通過設置不同的目標函數指標權重值，采用多分組差分進化算法進行江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，得出水庫群聯合調度備選方案，即各控制水庫預測調度過程水位、流量、出力、主要控制斷面水位、流量數據等信息解集，輸入專家決策分析子模塊(14);同時，所生成的即優化調度方案的相關參數信息輸入江`湖關系狀態分析子模塊(12)中，對各個備選調度方案對江湖關系狀態變化進行預測分析； 5)專家決策分析:專家決策分析子模塊(14)接收調度優化分析計算單元(18)的水庫群聯合調度備選方案，即優化調度參數信息，結合江湖關系狀態分析子模塊(12)中的各備選方案下江湖關系狀態變化預測分析結果，即對各備選方案下的水庫預測調度過程的水位、流量、出力、主要控制斷面和站點水位、流量數據等信息，進行基于整個湖水系調度區域的、相應調度時期的、最有利于江湖關系的調度方案決策分析，得出符合實際情況的最終優選方案； 6)調度信息可視化:由顯示終端模塊(6)的高性能服務器及其顯示終端對水文數據、水庫工況信息、數據預處理中間過程、調度決策信息進行圖像化展示。
4.根據權利要求3所述的調度方法，其特征在于:表征江湖關系狀態分析包括江湖連通性狀態分析和通江湖泊水生態環境狀態分析，江湖連通性狀態包括江湖分流分沙比、江湖水沙交換系數、江湖頂托三個方面的共5個參數，通江湖泊水生態環境狀態由湖泊最小生態需水量關鍵參數表征，具體計算方法如下: I)江湖分流、分沙比表征了水利工程影響下江河對通江湖泊的物質輸移直接影響力，具體參數計算方法為:A = Qinl/Qr,B = Sinl/Sp式中,A為分流比；B為分沙比；Qinl>Sinl分別為江河通過出入口進入湖泊的水量和泥沙量，分別為出入口處上游江河干流流量和泥沙量； 2)江湖水沙交換系數表征了江湖之間水沙相互交換關系，體現入湖或出湖物質流通能力，具體參數計算方法為:水量交換系數C= (Qinl+Qin2)/Qwt，泥沙交換系數D= (Sinl+Sin2)/Swt，式中，Qin2> Sin2分別為湖泊流域內的支流入湖流量和泥沙量，Qout> Sout分別為通江湖泊出湖流量及泥沙量； 3)江湖頂托系數表征通江湖泊與干流連接處干流水體對湖泊水體存在高水位頂托還是低水位引流作用:E= (H1-H2)/AL，式中，E為江湖頂托表征參數訊為所選通江湖泊內距離江湖出入口距離最遠的水文站水位，H2為所選通江湖泊江湖出入口水位，AL為兩站點的順水流方向的長度； 4)湖泊生態需水量滿足率表征在變化江湖關系影響下通江湖泊控制性生態區域所需水位的滿足程度:F = hyhmin，式中，F為湖泊生態需水量表征參數；h。為臨近通江湖泊洲灘濕地水文站實測水位平均值，hmin為由維持洲灘濕地正常功能所需的最小生態水位。
5.根據權利要求3所述的調度方法，其特征在于:江河中上游及通江湖泊水庫群聯合調度計算方法，是以改善江湖關系為目標，按照多分組差分進化算法進行有利于改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群優化調度分析，得出改善江湖關系的江河中上游及通江湖泊水庫群聯合調度準則:
1)目本不承
6.根據權利要求3所述的調度方法，其特征在于:采用多分組差分進化算法進行有利于改善江湖關系的水庫群聯合運行調度分析，包括如下步驟: 1)算法基本參數設置； 2)在可行搜索空間內隨機初始化群體NP； 3)根據初始化群體NP計算目標函數值并作為個體適應度值； 4)各子群內個體依據差分進化原理進行進化循環更新； ①按照適應度降序對種群進行重新排序，確定全局最佳個體Xg； ②將排序后的個體序列
【文檔編號】G06Q50/00GK103679285SQ201310628011
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】戴會超, 毛勁喬, 李英海, 楊侃, 戴凌全, 柯云 申請人:河海大學, 中國長江三峽集團公司