An Improved Contract Net Protocol with Multi-Agent for Reservoir Flood Control Dispatch

Contract Net Protocol (CNP) has been widely used in solving the problems of multi-Agent cooperates and reservoir flood control optimization dispatch. This paper designs an Agent functional module based on the multi-Agent coordinated the construction of reservoir flood control optimization dispatch and the corresponding Agent to solve the problem of classical CNP in the Agent communication aspect, to enhance the efficiency of reservoir optimization dispatch and to improve the insufficiency of the classical CNP in the application of reservoir flood control dispatcher. Then, the capacity factor and the cooperation level are introduced in the module. Experiments are conducted on the Agentbuilder simulation platform to simulate reservoir flood control optimization dispatching with the improved CNP. The simulation results show the communication interactive efficiency and the performance of new protocol is superior to those of the classical CNP.

不同调节能力水库对洪水四要素的影响分析

本文基于26个水库工程建库前后下游洪水四个要素的变化情况,分析不同调节能力水库对下游洪水的影响程度。结果表明,多年、年、季月调节水库总体对洪水首次出现时间有滞后作用、对洪水出现次数有大幅消减作用;周日调节水库对首次洪水出现时间影响不明显,且增加了下游洪水出现频次;同调节能力、不同流域的水库对下游洪水的影响程度与水库占流域面积比无明显线性关系。

洞庭湖四水流域水库群联合防洪优化调度

针对多防洪控制点的混联水库群联合防洪调度中防洪目标难以协调的问题,构建了以多流域协调条件下合成洪水洪峰流量最小为目标的水库群联合防洪调度模型,并采用逐步优化-逐次渐进算法(POA-SA)优化求解。在洞庭湖四水流域开展实例研究,基于防洪需求及各水库的特性,以四水流域下游尾闾控制站洪峰流量最小和四水汇流至洞庭湖的合成洪水洪峰流量最小为目标,提出典型年四水流域水库群联合防洪优化调度方案。结果表明:①针对1998年和2017年两场洪水,水库群联合优化调度后的四水合成汇入洞庭湖的洪峰削峰率比四水单独优化调度分别提高了9.4%和4.5%;②资水的柘溪水库和沅江的五强溪水库通过补偿调节,较好地实现了入湖洪水的错峰。对洞庭湖四水流域水库群联合调度可以保障四水流域自身防洪安全,并为洞庭湖防洪减压,研究成果可为流域水库群联合防洪调度提供参考。

断控缝洞型油藏注采井间油水界面预测方法

断控缝洞型碳酸盐岩油藏受大型克拉通内走滑断裂控制和改造,其纵向多发育为断裂复合储层体(裂缝-溶洞体),该储集体既是油气运移通道,又是储层空间,其空间及配置关系复杂.为实现注水开发过程中油水界面和见水规律的准确分类及预测,并提供后续开发方案和对策指导,以单一溶洞下的油水界面运移特征为基础,利用物质平衡方程建立一种新的断控缝洞型油藏多溶洞连通下的油水运移数学模型,基于稳态逐步替换法形成了注采井间动态油水界面实时追踪预测方法.与常规数值模拟方法相比,该模型构建简易,计算效率高,综合考虑了油水密度差异和井-裂缝-溶洞间的复杂纵向配置关系,能够较为准确预测生产井的见水规律、各溶洞油水界面运移位置及剩余油分布等各项开发指标.研究结果表明,多缝洞开发单元受生产制度和缝-洞储层参数影响,油井生产期将出现3个阶段(纯油、油水同产和纯水期);合理的采油速度与注水量可有效保持地层压力,兼顾采出程度和裂缝应力敏感效应;裂缝传导率越高,储层能量恢复越快,油水界面上升也变快;随着注采井间溶洞体积及裂缝传导率差异增大,油水同产期将变长.最后,对比Eclipse数值模拟器与本研究模型计算结果,分析溶洞体物性参数(渗透率和孔隙度)对油水界面运移速度的影响.鉴于目前断控缝洞型油藏地质构造及裂缝-溶洞体配置关系的多样性,开展多井生产动态与模型预测结果的实时拟合工作是目前油水界面评价与追踪的有效方法.本研究模型为断控缝洞型油藏见水预警、注采参数优化及剩余油挖潜对策制定提供了基础理论与方法.

清江梯级水库防洪库容分配方案研究

针对清江梯级水库10亿m 3防洪库容分配问题,在探明清江梯级水库防洪调度控制条件和调度方式的基础上,设置了7种防洪库容分配可行方案,分析了不同分配方案下清江梯级水库配合三峡水库对荆江河段的防洪效果和基于长系列径流资料的清江梯级电站发电效益。研究结果表明:相比于原均匀分配方案,在确保上下游防洪安全的前提下,建议多预留一定防洪库容至下游隔河岩水库,推荐水布垭、隔河岩水库库容按照“水4隔6”“水3隔7”方案进行防洪库容分配,以提升防洪、发电两方面的效益。研究成果可为清江梯级水库防洪库容科学运用提供决策参考。

山西省汾河水库防洪调度优化模型在天气预报洪水中的应用

针对气象预报的汾河水库入库洪水过程,对汾河水库开展防洪调度优化设计,有利于延长汾河水库防洪预案实施时间,有效减轻防洪压力。采用汾河水库防洪调度优化模型,将蓝色、黄色、橙色、红色预警级暴雨导致的汾河水库入库洪水过程进行了防洪调度优化,与原调度结果相比较,调度优化方案分别将区域蓝色、黄色、橙色和红色预警级暴雨导致的汾河水库入库洪水的下泄流量峰值分别削减了170.0 m~3/s、50.0 m~3/s、50.0 m~3/s和155.8 m~3/s,当遭遇红色预警暴雨导致的入库洪水时,汾河水库大坝安全风险由原调度方案的一级风险降低至二级。汾河水库防洪调度优化方案可有效减缓天气预报洪水情形下水库及下游的防洪压力。

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明:在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位(乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m)的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇(如2012年型1%洪水)时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川渝河段防洪调度风险,为地区防洪调度风险研究和决策提供参考。

基于SPADE算法的梯级水库群联合防洪优化调度

针对梯级水库群联合防洪优化调度问题,提出一种基于自适应成功历史策略的改进差分进化算法(strategy and parameter adaptive differential evolution,SPADE)。该算法通过自适应成功历史差分策略来提升随机搜索效率,通过精英种群保守策略提升局部收敛速度及全局探索能力。据此开展包含10个测试函数的数值实验和赣江中游梯级水库群联合防洪优化调度实例,用于检验所提出的算法应用效果。结果表明:在数值实验中,SPADE算法收敛结果的最优值、平均值、标准差和成功次数评价指标整体优于SHADE、自适应差分进化算法(self-adaptive differential evolution,SADE)、遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)、人工蜂群算法(artificial bee colony,ABC);在梯级水库群联合防洪优化调度实例应用中,通过对1964单峰和1973多峰型历史洪水过程进行分析,发现SPADE算法结果在削峰率指标上明显优于SADE、GA、PSO算法,且相比SHADE在两次历史洪水条件下的削峰率指标结果分别提升0.9%、3.4%。实验结果充分验证所提SPADE算法的优越性,可作为梯级水库群联合优化调度问题的有效求解工具。

基于改进智能算法水库群防洪优化调度研究

水库群防洪优化调度通过合理安排水库群的蓄泄水量,最大程度减轻洪水灾害。针对水库群防洪调度目标难以分解以及“维数灾”等问题,构建基于最大削峰准则的水库群防洪优化调度模型,利用轮库法有效降低维度并结合粒子群智能算法优化求解。以黄河花园口以上干支流的5座大型水库组成的混联水库群为例,开展典型年水库群联合优化调度,结果表明:相较于常规调度,优化调度方案能够削减防洪控制点的洪峰流量,平稳泄流过程,提高控制性水库的防洪可靠性,大大减轻黄河下游的防洪压力。

基于DP-MSCAOA算法的梯级水库多目标防洪优化调度研究

为提高梯级水库联合防洪能力,针对不同频率洪水,综合考虑大坝防洪安全和下游防护区防洪安全,以调度期水库最高运行水位最低、下游防洪控制断面最大削峰和下游防护区超额洪量最小为目标,建立梯级水库多目标防洪联合优化调度模型,设计融合动态规划、多策略协同阿基米德优化算法优势的DP-MSCAOA嵌套优化算法,并以资水某梯级水库为例,针对不同频率洪水进行多目标防洪联合优化调度,与常规调度结果和粒子群优化结果进行对比。结果表明,多目标联合优化调度模型削峰和错峰效果更优,验证了多目标联合优化调度模型的适用性及DP-MSCAOA嵌套优化算法的有效性,可为降低洪灾风险、缓解防洪压力提供技术支撑。

考虑生态流量的梯级水库主从博弈优化调度研究

针对传统集中式多目标优化范式未充分考虑多利益相关主体博弈关系对水库调度决策的影响,导致难以保障河道生态流量的现实问题,设置了共同保障和单独保障两种生态流量保障情景,构建了发电服从防洪调度原则下的梯级水库主从博弈优化调度模型,并在拉萨河流域旁多直孔梯级水库开展了实例研究。结果表明:梯级水库在共同保障生态流量下综合效益最优,仅由直孔水库单独保障生态流量造成调度效益难以凸显,其中防洪效益降低4.35%,整体发电效益降低1.66%;效益降低的主要原因在于单库保障模式下枯水期旁多水库倾向于蓄水而减少下泄,导致直孔水库过度下降水位来保障生态流量。

梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控变革与启示

我国水资源时空分布不均,年际、年内变差大,洪涝和干旱并存,流域防洪与兴利需求并重。随着大规模水库群建成投运,流域下垫面条件及产汇流机制明显变异,水库及引调水工程运行等人类活动对设计洪水影响显著,梯级水库群运行管理中如何分析和应用设计洪水成为亟待解决的新问题,水库群联合优化调控、水资源高效利用的现实要求十分迫切,已列入中国科学技术协会2023年十大产业技术问题。经过多年探索实践,我国在梯级水库运行期设计洪水及水位联合优化调控方面已取得一定研究进展和成果,但仍存在对暴雨洪水季节性变化规律认识不足、梯级水库群系统中各水库运行相互影响考虑不足、现代水文气象实时预报信息运用不足等问题,亟须系统开展运行期设计洪水及水位联合优化调控体系研究,实现风险可控条件下水资源高效利用,保障防洪安全、供水安全、能源安全、生态安全,推进新阶段经济社会高质量发展。

湖南省涔天河水库应对极端暴雨的防洪调度研究

为提高应对流域极端暴雨的控制性水库防洪调度能力,以湖南省涔天河水库应对2022年6月中下旬湘江流域上游潇水流域极端暴雨的防洪调度实践为例,在综合分析流域雨水情特点的基础上,总结了防洪调度工作的主要经验做法,剖析了主要存在的问题,并提出了未来提升潇水流域防洪能力的工作对策和建议,以期为中小流域控制性水库应对极端暴雨的防洪调度提供一定的经验借鉴。

水电站经济运行指标实时数字化研究

在传统的水电优化调度工作中,因水电站特性和管理单位的不同,存在对电站的水电经济运行管理评价方法和标准不统一的情况。该文通过介绍水电站经济运行实时数字化研究,按水电优化调度提高发电效益的两种主要途径,分别建立数学计算模型,对单电厂、梯级多厂和电网整体综合的经济运行指标进行数字化处理,分别以小时、日、月、年为阶段自动计算,实时展示优化调度结果,为综合评价水电优化调度成果提供更科学、合理、客观的数据量化指标依据,指导电网和水电厂优化调度工作。

分水江流域水库群防洪不同业务需求的优化调度算法

目前,关于流域水库群防洪优化调度研究较多关注的是优化算法本身的效率和效果问题,而关于适配某些特定业务需求的不同优化调度算法的研究相对较少,从而影响了其调度系统平台的实用性。根据分水江流域防洪实际业务场景的特定需求,提出了常规优化、堤防安全优先、水资源存量优先3套不同的水库群防洪联合优化调度方案,采用不同约束条件的遗传算法,实现了不同调度方案的多目标寻优,并结合水文-水动力模型预演了不同调度方案的实施效果。通过两场实际洪水验证,该算法具有良好的精度和实用性,能够保证满足不同业务场景需求,并可进一步发掘分水江流域水库群的防洪潜力,提高流域水库群的调洪、蓄洪能力。

东江流域三大水库防洪与蓄水统筹分析

东江流域新丰江、枫树坝、白盆珠三大水库汛期运行调度面临防洪与蓄水关系统筹问题,分析三大水库防洪与蓄水关键期,统筹上下游防洪安全,通过调洪演算得到防洪起调水位,结合水库调节性能考虑枯季耗水情况,综合确定最优库水位。相关成果可以作为三大水库运行调度、提高流域水安全保障的重要指导,并为其他具有控制性水工程的江河提供借鉴。

基于动态规划与灰狼算法的构皮滩水库防洪优化调度研究

鉴于防洪在不同时段的重要性不同,提出将防洪时段划分为防洪重点时段和非重点时段的求解思路,通过灰狼算法提供动态规划算法寻优的边界条件,动态规划算法影响灰狼算法适应度值的双向反馈循环机制,形成了一种耦合动态规划与灰狼算法的防洪模型高效求解算法。对构皮滩水库极端、常遇2场洪水进行求解,与实际相比控制断面洪峰流量削减了42%、43%,求解耗时为19.54、71.27 s,同等精度下动态规划耗时为90~141、300~500 s,表明所采用的耦合算法兼顾了求解效率和精度,综合了动态规划与灰狼算法的优点,可以为水库防洪调度模型的求解提供新的方案。

基于多目标模糊优选模型的防洪预报调度规则决策树制定与效果分析——以大亚湾区鱿鱼湾水库为例

以鱿鱼湾水库为研究对象,基于多目标模糊优选模型和决策树方法,探讨了防洪预报调度规则的制定和效果分析,通过收集整理鱿鱼湾水库的水文数据,分析水库调洪演算基本原则,研究多目标模糊优选模型理论和方法,制定水库防洪预报调度规则决策树,并对洪水调度的准确性和适用性进行分析。研究结果表明,基于多目标模糊优选模型的防洪预报调度规则决策树可以有效提高水库的防洪能力和评估模型的决策效果,可为类似研究提供借鉴参考。

小河流域水库防洪优化调度研究

针对小河流域水库防洪调度,研究构建水库多目标防洪优化调度模型,并对其进行求解。结果显示,在响水水库中,重现期为5%时,使用研究所提算法进行优化调度后,最大泄流量仅为334.65m^(3)/s,最高水位仅为178.35m;在打鱼凼水库中,重现期为1%时的最大泄流量仅为202.38m^(3)/s,最高水位仅为39.09m。表明采用研究所提算法进行优化调度,可有效降低洪水对下游的影响,减少洪涝灾害的发生,可为小河流域的水库防洪提供可靠的技术支持。

Mε-OIDE求解约束优化问题算法及其在水库群防洪调度中的应用

约束处理技术和初始种群代表性对约束优化算法的性能具有重要影响。针对ε约束处理法求解约束优化问题时结果不稳定、经验参数难取值等问题,本文首先从当前两种不同的ε约束处理法出发,通过对其优缺点的分析,将Z-ε约束处理法对等式约束额外进行δ放松的操作补充到TS-ε处理法的整体框架中,并增设一个用户自定义参数来处理多样的约束条件,从而提出了一种改进的ε约束处理法。基于原始的差分进化算法,将其与前述改进的ε约束处理法和经典的反向学习初始化种群策略耦合,提出一种轻量化的Mε-OIDE(Modifiedε-Opposition-based-learning Initialization Differential Evolution)约束优化算法。在CEC2006基准函数集上的测试结果验证了耦合策略的有效性,表明提出的Mε-OIDE算法具有高精度和强鲁棒性。此外,在水库群防洪调度问题上的优化结果进一步证明了Mε-OIDE优化算法处理实际约束优化问题的可行性和高效性。