Page 38 - 2023年第54卷第4期

水 利 学 报

２０２３年 ４月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ４期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０４ － ０４１４ － １２

考虑分级防洪目标的梯级水库汛控水位调度模型及应用

朱 迪，周研来，陈 华，郭生练，王 俊
（武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７２）

摘要：围绕中小洪水减压、大洪水保安和特大洪水降损等防洪目标，构建了面向分级防洪目标的梯级水库汛控水
位优化调度模型，针对不同频率设计洪水，基于 “模拟－ 优化” 框架，采用仿生进化算法对调度模型进行了高效
求解，并利用熵权法对调度方案进行了多目标评价，比选了梯级水库汛控水位方案。以金沙江中下游 ６个梯级水
库和三峡水库组成的梯级水库为研究对象，研究结果表明：相比原汛限水位方案，在不降低原防洪标准的前提
下，选定的方案可使梯级水库水位抬高 ０．３６～６．２２ｍ，发电量增加 ６．２８亿 ～１９．２６亿ｋＷ·ｈ，增幅为 １．１８％～４．２７％，
经济效益显著，可为梯级水库汛控水位的规划设计提供技术支撑。
关键词：汛控水位；模拟－ 优化框架；防洪调度；分级防洪目标；多目标优化
中图分类号：ＴＶ２１３．９ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０３６０
文献标识码：Ａ

１ 引言

据水利部统计 ［１］ ，１９９０年至 ２０２０年期间，我国洪水灾害造成累计超过 ４．８万亿元的直接经济损
失，数额巨大。水库群防洪优化调度作为一项重要的防洪减灾技术，被广泛用于拦洪削峰错峰，以减
轻流域防洪压力 ［２ － ４］ 。
目前，国内外诸多学者围绕水库群防洪优化调度建模与求解、防洪库容分配以及运行期汛期防洪
控制水位（简称汛控水位）设计与调度等方面开展了相关研究。在防洪优化调度建模与求解方面，谢柳
青等 ［５］ 构建了考 虑 洪 水 演 进 的 水 库 群 防 洪 优 化 调 度 模 型，采 用 离 散 微 分 动 态 规 划 算 法 进 行 求 解；
Ｚｈａｎｇ等 ［６］ 构建了考虑洪水时滞效应的水库群防洪优化调度模型，以最小化防洪控制点洪峰为目标函
数，提出了 ＰＯＡ － ＳＡ算法进行求解；邹强等 ［７］ 构建了以下游防洪控制点洪峰最小为目标的梯级水库防
洪优化调度模型，提出了并行混沌量子粒子群算法进行求解。在防洪库容优化分配方面，Ｈｕｉ等 ［８］ 构
建并联水库防洪库容优化分配模型，通过简化洪水过程线，提出一种最小化下游防洪控制点洪峰流量
的防洪库容分配方法；周新春等 ［９］ 定义了水库群防洪库容互用性的概念，分析了长江上游干流梯级水
库群的防洪库容互用比例；顿晓晗等 ［１０］ 基于长系列历史径流资料，研究梯级水库群的防洪库容频率曲
线特征，为上下游水库防洪库容合理分配提高参考依据。在汛控水位设计与调度方面，郭生练等 ［１１ － １３］
基于运行期设计洪水，构建了水库汛控水位调度模型，并分别应用于三峡、金沙江梯级水库，表明在
不降低防洪标准条件下，可增加水库发电，提高水库洪水资源利用效益。上述研究针对水库群防洪优
化调度、防洪库容分配和汛控水位设计等方面进行了积极探索，为适应洪水演变的梯级水库汛控水位
调度模型构建和算法选择提供了有益参考。
本文综合考虑梯级水库防洪安全和发电效益，基于水库防洪优化调度通用的最大削峰、最大防洪

收稿日期：２０２２ － ０５ － ０９；网络首发日期：２０２３ － ０４ － ０７
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０４０６．１１１１．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００３０３）
作者简介：朱迪（ １９９５ － ），博士生，主要从事水库防洪调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｚｈｕｄｉ５５５＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：周研来（１９８５ － ），教授，主要从事水库群调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙａｎｌａｉ．ｚｈｏｕ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
— ４ １ —
４