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.

小型水库预报预警系统研发与应用

针对小型水库洪水预报预警研究不足问题,以构建的分布式水文模型、缺资料地区参数移植技术,以及小型水库防洪预警方式与指标体系、预警方案编制等为支撑,利用Java语言、Vue技术、ElementUI组件、EChart组件、Spring Boot、JSON数据交互等技术,设计开发了一套基于B/S架构的标准化、通用型小型水库预报预警系统。介绍了系统的设计模式及功能结构,阐述了基础信息展示、洪水预报、防洪调度、洪水预警、数据管理、基础空间地理分析等主要系统模块的设计,以及系统开发关键技术。以在安徽省的应用为例,展示了系统具备的可靠性、灵活性与实用性。

黄河秋汛洪水防御实践与思考

黄河秋汛洪水相比夏汛洪水,具有洪峰低、持续时间长、含沙量低的特点。2021年黄河发生严重秋汛,干支流、中下游汛情多区域交织,多场次叠加,洪量之大、历时之长,历史罕见。文章以2021年黄河秋汛洪水为例,从水库群精细联合调度、洪水防御工作部署、防洪调度成效等方面回顾了秋汛洪水防御工作,总结了此次洪水防御过程中的技术支撑及组织保障经验,展望了新形势下秋汛洪水防御工作重点,为今后秋汛洪水防御工作提供借鉴参考。

数字孪生技术助力南四湖防洪调度与二级坝工程管理

数字孪生建设是“十四五”期间推进智慧水利建设的重要内容之一,为提高南四湖流域防洪调度水平和二级坝工程运行管理能力,采用南四湖防洪调度、二级坝泄量纠偏及调度仿真等关键技术,建立和完善二级坝感知体系,提升算力能力建设;建设数据底板,加强算据能力建设;研发多种模型,智能展示数据成果;开发具有“四预”功能的防洪调度和水闸综合管理业务应用等系统。系统的建成可全面提高南四湖防洪调度及二级坝工程管理安全运行管理水平,为后续数字孪生沂沭泗建设提供经验样本和技术模板。

丘陵-平原复合小流域多致灾因子洪涝减灾分析

我国东南沿海地区常因复杂的洪涝致灾因子和复合的地形特征,导致流域行洪不畅而引发洪涝灾害,建立适合此流域特征的洪涝模拟模型,并通过洪涝减灾分析制定有效的防洪减灾手段十分必要。利用流域数字高程数据、河网数据、土地利用数据等资料,建立模拟沿海丘陵-平原复合流域洪涝过程的水文-水动力耦合模型,探讨基于工程调度的降低洪涝风险的方法。选择浙江省沿海城市—临海市的大田港流域作为研究区域,充分考虑研究区丘陵汇流、水库下泄、潮位涨落、河道初始水位、闸门泄洪等流域特征要素,设计模型边界条件,模拟不同设计洪水以及工程调度影响下研究区的洪水演进过程和洪水淹没情况。结果表明,所建立的模型能够较好地模拟丘陵-平原复合小流域的河道洪水演进过程。对于极易造成洪水淹没的重点防洪区域,通过调节内河初始水位和控制流域内的防洪挡潮闸门有效的缓解了大田港下游主城区和灵湖景区的洪水淹没情况。大田港流域东北侧区域与山丘接壤,下游工程调度对该区域洪水淹没的缓解效果延时。情景模拟结果为研究区洪涝灾害的预演、预报、预警以及预案提供了数据支撑,为城市防洪工程和平原排涝工程的进一步推进提供依据,为沿海丘陵-平原复合型小流域多致灾因子导致的洪涝灾害提供了解决思路。

考虑梅雨汛期防洪安全的水电富集型虚拟电厂优化调度

梅雨季节是中国长江中下游地区的特殊汛期,持续性降雨和突发性暴雨特性导致水电站群的调度策略尤其要兼顾流域防洪安全。为此,提出了考虑梅雨汛期防洪风险的水电富集型虚拟电厂(HEVPP)调度策略。首先,基于典型梅雨时空分布以及水电站防洪安全裕度特性,设计了考虑防洪风险偏好及降雨量不确定性的梅雨汛期库容调控方法;其次,针对HEVPP进行防洪风险的精细化建模,定义了基于剩余防洪库容理论的HEVPP防洪性能评估指标,并进一步提出了基于安全裕度的条件风险价值(CVaR)防洪风险成本计算方法;然后,以虚拟电厂经济效益最大化为目标,构建了考虑梅雨季节降雨特性及防洪风险成本的HEVPP优化调度模型;最后,通过中国浙江省丽水市某HEVPP的算例分析表明,所提调度策略能够反映流域水电站的拓扑特性,充分挖掘梅雨季节水电与风光资源间的协同调度能力,优化水电站群在不同防洪风险偏好下的蓄水策略,在保证流域防洪安全的基础上提升HEVPP的运行效益。

水库洪水预报-调度-演进一体化模型研究及应用

我国东南沿海地区受梅汛和台风暴雨影响,洪水灾害频发。水库作为重要的防洪工程措施,精准预报、有效调度对于防御洪水及降低洪水风险具有重要意义。针对东南沿海地区水库下游防洪风险问题,以温州市泽雅水库为研究对象,采用三水源新安江模型、马斯京根河道演算、水库调度模型、一/二维水动力串联耦合模型,构建水库预报-调度-演进一体化模型。建成的一体化模型集成接入泽雅智慧水库平台,推动水库防洪业务数字化转型。历史洪水模拟结果表明:泽雅水库洪水预报、防洪调度及下游洪水演进模型能够满足水库保护下游城镇安全的要求,有助于提高水库洪水预报调度科学化、数字化、精细化水平。

浅析岩滩水电站防洪调度措施及效果

笔者结合岩滩水电站的防洪能力,分析制约岩滩水库行洪的外部因素,提出水情气象预报、编制防洪风险图、汛期水位动态控制、洪前预泄、流域梯级水库群优化运行等提升防洪能力的调度措施。结果表明,所采取的调度措施是有效的,能够最大发挥岩滩水电站工程资源效益,取得巨大的经济效益。

基于知识库和场景推理的乌江智能化防洪调度

围绕贵州省内乌江流域梯级水库防洪调度问题,开展了基于知识库和快速场景推理的智能防洪优化调度研究。基于海量的防洪调度方案,对调度经验知识进行组织与重构,按照“单元-网络-图谱”的总体思路,构建流域梯级水库群防洪调度知识库。在此基础上,根据流域防洪方案特征确定用于场景匹配的数值类、要素类及模糊类等特征信息,通过计算防洪调度方案各特征信息的权重,基于快速场景匹配与推理技术,优选与目标案例匹配度最高的典型案例,实现了流域智能化防洪调度。以乌江梯级水库群为实例进行的应用分析表明:典型洪水场景下削峰率达47%,模型求解耗时5.3 s,而采用传统动态规划模型的求解耗时为21.1 s,求解效率大幅提高。所提方法解决了传统调度中实时方案计算的时效性问题,且所得方案蕴含调度决策经验,调度过程对实际洪水的变化适应性更强。

太湖流域超标洪水应急调度效益评估

太湖流域水利工程众多、调度复杂,科学评估水利工程洪水调度减灾效益对流域制定工程方案、预案具有重要意义。采用太湖流域洪涝淹没仿真模型及太湖流域洪灾损失评估模型,可模拟不同情景下的流域河网水位、水量及洪水淹没情况,并根据洪水淹没特征分布,评估不同水工程调度后的洪灾损失。以太湖流域发生2020年超标洪水为背景,分别模拟了采用常规调度方案和应急调度方案两种情景下太湖流域洪涝灾害情况,评估了采用超标洪水应急调度方案在2020年洪水防御中发挥的减灾效益。结果表明:采用超标洪水应急调度方案在发挥水利工程减灾效益方面作用明显,尤其是可提高太浦河、望虞河两条太湖主要泄洪河道的排水能力,可降低太湖水位0.31 m,缩短高水位持续时间1~22 d,减少淹没面积180.1 km^(2),减少流域直接经济损失约16.2亿元。研究成果可为太湖流域洪水调度方案、预案制定工作提供参考。

湖南省水旱灾害风险管理系统设计与应用

为满足湖南省水旱灾害防御实际需求,有效支撑防汛抗旱指挥决策,设计开发了湖南省水旱灾害风险管理系统。该系统包括综合信息、普查成果、实时分析、动态展示4个模块,覆盖水旱灾害风险管理业务的主要环节,具备基础数据查询、流域联合调度、洪水过程预演、灾害损失统计、风险及时评估等功能,对水旱灾害防御的实时化、可视化、精细化管理,以及防汛抗旱决策服务能力的提升有良好助益。

长江1870年特大洪水防御推演与对策研究

1870年长江流域发生了特大洪水,枝城站洪峰流量重现期超1000 a一遇,造成极为严重的洪灾损失。为强化特大洪水风险防范,有效提升极端洪水灾害的应对能力,在分析1870年特大洪水雨水灾情特征、流域水文地理演变和防洪体系建设情况的基础上,对1870年特大洪水在现状防洪体系调度运用条件下的发生、发展、演进过程进行了推演模拟。结果表明:当前再遇1870年特大洪水,长江流域防洪体系可妥善应对并大幅减少洪灾损失,按调度规程发挥以三峡水库为主的水库群洪水拦蓄作用,并运用荆江分洪区等13处蓄滞洪区分洪、200多处洲滩民垸行洪后,长江防洪重点区域防洪安全总体可控,但洪水防御仍面临堤防长时间高水位运行存在安全隐患、蓄滞洪区与洲滩民垸行蓄洪运用困难、大量人员转移安置压力大等突出问题。根据1870年洪水推演成果,结合近年来长江流域防汛实践,从加强特大洪水风险机理研究、加快流域防洪工程体系建设、强化风险研判和优化调度、做好应急转移和救灾安置等方面提出了提升特大洪水防御能力的对策建议。

基于数字孪生技术的乐安河流域“四预”能力建设研究

江西省乐安河流域洪水具有历时短、汇流快、洪峰尖高的特点,针对乐安河流域自然地理特性和水文气象特征,在数字孪生场景下增强流域防洪“四预”能力。该文以数字孪生乐安河流域为例,基于数字孪生、数字映射等先进技术,以数字孪生场景为数据底板,模型平台为算力,提升数字孪生乐安河流域“四预”能力为目标,通过实时监测数据,对不同场景不同降雨条件洪水情况采用不同模型进行分析,实现洪水预报、预警、预演和预案功能,为其他流域数字孪生建设提供参考。

河道雨洪调蓄设施布局研究

雨洪调蓄设施是改善城市内涝的重要工程措施,研究其空间布局及规模尤为关键。现总结了大尺度雨洪调蓄设施规模影响因素,对调蓄设施的调度方式以及布局进行分析研究,并通过案例分析说明调蓄设施采用固定下泄的调度方式便于调度控制,但上游调蓄库容占比越大越容易造成库容浪费,上下游调蓄总库容应采用不同洪水组合相互验证。在下游用地能满足要求的情况下应优先选用区间同频工况下的调蓄库容布局。该研究成果对相关工程规划设计具有一定参考价值。

东江流域控制性水工程联合调度策略与机制探讨

近年,东江流域旱涝事件并存,防洪与供水安全形势严峻,三大水库和干流梯级电站是东江流域水旱灾害防御中的重要水利工程。收集流域水工程多年运行经验、案例、数据,综述东江流域控制性水工程联合调度在管理体制、防洪调度、水量调度等方面的研究、实践现状,通过数学模型、统计等方法,对现状调度体制与机制中存在的问题进行分析。从管理、技术、研究等角度提出建议与对策。

下坂地水库监测预警与防洪调度方案分析

水库水情监测预警是水库防洪调度、大坝安全、防汛指挥决策的重要手段和关键环节。下坂地水库为大型水库,为增强水库应对突发事件和洪水灾害的能力,基于下坂地水利枢纽基本概况和水情监测存在问题,文章在分析塔什库尔干河洪水特性和水情监测预警预报系统构成的基础上,对下坂地水库预警预报方案进行了探讨。结果显示,构建水文、气象、水库联合监测的四级预警方案,可以科学有效地应对水库不安全事件,可供类似工程进行借鉴。

怀柔水库洪水过程优化调度研究

怀柔水库是北京市重要的饮用水源地,发挥着调蓄供水、拦洪防汛的重要作用。水库建成以来,上游经历了丰枯交替的周期性变化,流域内也逐步建成了数十座中小型蓄水工程,特别是2015年以来南水北调来水调入密云水库调蓄工程的实施,为怀柔水库的调度运行提出了新的要求。但目前,怀柔水库设计洪水仍采用1986年设计成果,为了适应水库上下游防洪形势的变化,对水库设计洪水进行了复核,并通过调洪演算试算,在确保水库工程安全的前提下,对水库洪水过程进行优化调度研究。

面向防洪“四预”的闽江水口洪水预报调度系统建设与应用

为提升闽江水口流域防洪调度水平,建设闽江水口洪水预报调度系统。系统利用开放式的设计理念,采用B/S系统结构开发,融合多源降雨数据,集洪水预报与防洪调度为一体,提升洪水预报精细化水平和水工程联合调度能力。采用多源降雨信息融合技术,集成洪水预报模型库,构建流域洪水预报方案,开发流域智能化运行平台,实现流域多源降雨信息共享应用、洪水滚动预报、智能调度,延长洪水预报预见期,提高预报精度。系统已应用于闽江水口电厂,可提高水电站洪水防御能力和水能利用效益。

城市防洪排涝智能调度系统应用分析

随着智慧城市、智慧水利以及人工智能的发展,应对城市洪涝的现代化技术和手段也不断进步。重点对城市防洪排涝智能调度系统的建设与应用进行研究,首先分析城市防洪排涝面临的主要问题,然后阐述城市防洪排涝智能调度系统的总体结构和建设内容,最后探讨城市防洪排涝智能调度系统的应用意义和功能拓展。

基于改进惯性权重PSO算法的水库防洪联合调度研究

针对望谟县洪灾频发的现状,基于改进惯性权重的PSO算法,以动用新屯、纳坝水库的防洪库容最小为目标,建立了水库防洪联合调度模型。在保证水库工程安全和控制断面低于保证流量的前提下,通过防洪联合调度,两库(纳坝、新屯)库堤结合方案使望谟县城市防洪标准由现状20年一遇提高到50年一遇,50年一遇洪水削峰率约为33.7%。其中,纳坝水库50年一遇洪水的安全下泄量为23.5 m^(3)/s,新屯水库50年一遇洪水的安全下泄量为16.5 m^(3)/s。实例应用可为水库群防洪联合调度研究提供参考。