洪澇災(zāi)害是我國最常見的自然災(zāi)害,已成為社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。防洪工程措施和非工程措施相結(jié)合是流域洪澇災(zāi)害防治的有效途徑。在國家提出“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的新形勢下,為提高水庫群整體防洪能力,研究水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度,成為流域防洪工作中亟須解決的核心技術(shù)問題。本文圍繞水庫群防洪庫容高效利用的關(guān)鍵技術(shù)問題展開深入研究,探究變參數(shù)非線性馬斯京根模型及其參數(shù)優(yōu)選,研究提高流域整體防洪效益的防洪庫容優(yōu)化分配策略,構(gòu)建防洪庫容優(yōu)化分配模型,探討各水庫防洪庫容利用的相關(guān)性和有效性,實現(xiàn)水庫群防洪庫容的高效利用,本文的研究成果具有重要的科學(xué)理論意義和實踐應(yīng)用價值。本論文的主要工作及創(chuàng)新性成果歸納如下:(1)針對傳統(tǒng)線性馬斯京根模型演算精度較低的問題,分析水庫下泄流量在河道內(nèi)的非線性傳播規(guī)律,提出變冪指數(shù)非線性馬斯京根模型(DVEP-4PNL-L模型)和變參數(shù)非線性馬斯京根模型(DVP-3PNL模型),兩模型參數(shù)隨河道入流斷面流量變化,能準(zhǔn)確模擬洪水在河道內(nèi)的非線性運動過程,提高了河道洪水演算的精度。(2)為解決變參數(shù)非線性馬斯京根模型的參數(shù)優(yōu)選難題,基于優(yōu)勢互補(bǔ)的思想,將自適應(yīng)遺傳算法(AGA算法)和下山單純形法(NMS算法)混合,提出一種混合優(yōu)化算法(AGANMS算法),并利用6個不同類型約束測試函數(shù)驗證了AGANMS算法較強(qiáng)的優(yōu)化能力,同時,將AGANMS算法用于DVEP-4PNL-L模型和DVP-3PNL模型的參數(shù)優(yōu)選,驗證了兩模型的優(yōu)良性能。(3)圍繞水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度中水庫群防洪庫容的高效利用問題,探究合理使用各水庫防洪庫容,降低流域整體防洪風(fēng)險的方法,提出兩種水庫群防洪庫容優(yōu)化分配策略:(1)變權(quán)重預(yù)留防洪庫容最大策略,該策略計算的水庫預(yù)留防洪庫容權(quán)重隨調(diào)度時段變化,解決了預(yù)留防洪庫容權(quán)重因人而異的問題;(2)系統(tǒng)非線性安全度最大策略,該策略計算的水庫安全度隨水庫防洪庫容的使用逐漸降低,且降低速率逐漸增大。以長江川渝河段5座水庫(溪洛渡、向家壩、紫坪鋪、瀑布溝和亭子口)為應(yīng)用實例,防洪調(diào)度結(jié)果表明,系統(tǒng)非線性安全度最大策略能使各水庫防洪庫容的使用更加科學(xué)合理,降低了水庫群防洪系統(tǒng)的整體防洪風(fēng)險,提高了水庫群的整體防洪效果。(4)為了研究水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度中各水庫防洪庫容利用的相關(guān)性和有效性,定義水庫防洪庫容等效比的概念,并提出了定量研究水庫群防洪庫容等效性的方法,探討了研究區(qū)域干支流水庫之間防洪庫容的等效性,為水庫群防洪庫容高效利用和提高流域水庫群綜合防洪效益提供提供理論支撐作用。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV697.13
【部分圖文】：

11圖 1.1 論文總體結(jié)構(gòu)框架示意圖第4章 水庫群防洪庫容優(yōu)化分配模型研究。圍繞水庫群防洪庫容高效利用問題，在分析現(xiàn)有水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度模型不足的基礎(chǔ)上，提出變權(quán)重預(yù)留防洪庫容最大策略和系統(tǒng)非線性安全度最大策略，并運用第 2 章和第 3 章的相關(guān)研究成果進(jìn)行非線性河道洪水演算，計算水庫群下游共同防洪控制站的超標(biāo)洪量，建立水庫群防洪庫容優(yōu)化分配模型，探討合理使用各水庫防洪庫容，降低水庫群系統(tǒng)整體防洪風(fēng)險的方法。

圖 2.1 河道槽蓄水量與示儲流量之間的關(guān)系曲線2.2 變冪指數(shù)非線性馬斯京根模型（DVEP-4PNL-L）現(xiàn)有馬斯京根模型大多沒考慮河道旁側(cè)入流對演算精度的影響，針對此問題，本文基于水文比擬法的原理，將河道旁側(cè)入流與入流斷面流量合并，認(rèn)為影響河道區(qū)間徑流的各項因素與影響河道入流斷面上游區(qū)域徑流的各項因素相似，假設(shè)河道區(qū)間產(chǎn)流量與河道入流斷面上游區(qū)域產(chǎn)流量成正比，且河道旁側(cè)入流沿著垂直方向均勻地匯入河道，如圖 2.2 所示，河道旁側(cè)入流流量是入流斷面流量的 倍，即latt tI I。整個河段的水量平衡方程可表達(dá)為：t 1 t tdSI Odt (2-1)式中：tS 為河段 t 時刻的槽蓄水量，m3；tI 為河段 t 時刻入流斷面的流量，m3/s；tO

圖 2.2 河道旁側(cè)入流示意圖假設(shè)河道入流斷面流量與河道有效水深之間、出流斷面流量與河道有效水深之間具有相同的非線性關(guān)系，入流斷面槽蓄水量與河道有效水深之間、出流斷面槽蓄水量與河道有效水深之間也具有相同的非線性關(guān)系，則考慮河道旁側(cè)入流的影響后，河道入流和出流斷面的流量及槽蓄水量與有效水深存在如下關(guān)系式： 1 nt t I ay(2-2)nt tO ay(2-3)min,t tS by(2-4)mout,t tS by(2-5)式中：yt為 t 時刻河道的有效水深，m；Sin,t為 t 時刻河道入流斷面的槽蓄水量，m3；Sout,t為 t 時刻河道出流斷面的槽蓄水量，m3；n 體現(xiàn)了河道斷面流量與有效水深之間
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本文編號：2870843