兼顾资源与安全的水库中小洪水优化调度研究:以密云水库为例OA

【目的】密云水库作为京津冀水资源战略储备核心,其现有调度规程在中小洪水应对中存在精细化调控不足、主汛期末水位常低于后汛期水库限制水位的问题,导致蓄水效益受损、水资源动态调控能力有限,难以平衡防洪效益与蓄水效益。为提升水库中小洪水调度的安全性与资源利用效率,有必要进行调度规则的提取与优化。【方法】构建基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法的中小洪水调度模型,针对4个量级的中小洪水,设计11种分级控泄策略调度规则,构建44种情景进行仿真对比,优选出最优调度方案,并对可能最大洪水以及万年一遇洪水进行了模拟分析,验证了模型在极端条件下的适用性。【结果】结果显示:2 a一遇洪水全蓄即可满足需求;5 a一遇洪水最大出库流量从原规则554 m^(3)/s降至244 m^(3)/s,降幅达56%,闸门操作次数从82次降至19次,减少76.8%;10 a一遇洪水、20 a一遇洪水均有不同程度的优化。5 a一遇及以上重现期洪水最大出库流量平均降低25%~30%,末水位稳定在154±0.1 m目标区间,综合评分较原规则提升15%~30%,闸门启闭次数平均减少60%以上。【结论】在遵循现有调度原则的前提下,通过模型的仿真调度,可以实现中小洪水的优化调度,在防洪和兴利间找到平衡点,并有效减轻管理单位的运维成本。研究成果为库容较大且调度分级跨越较大的类似水库应对中小洪水调度优化提供了借鉴。