水资源优化的网络流量和洪水路由模型

  • 发布时间:2022-03-11 17:59:16
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由多个水库组成的液压系统的实时管理涉及相互冲突的目标。它的表示需要复杂的变量来考虑所有的系统动力学。将仿真模型与优化算法相结合,可以将流量路线整合到水库运行决策中,并包括分别解决水力和运行约束,但它要求水资源管理模型基于进化算法。在优化算法中考虑通道路由可以使用诸如Muskingum模型之类的概念模型来完成。然而,基于网络流方法的算法结构阻碍了 Muskingum 模型在方法公式中的集成。在这项工作中,洪水路由模型,对应于 Muskingum 模型的奇异形式,建议构建为网络流并将其集成到水管理优化中。模型的校准涉及遗传算法。提议的洪水路线模型应用于标准威尔逊测试和阿拉茨河(法国西南部)40 公里的河段。结果与Muskingum模型的结果进行了比较。最后,在降雨事件中说明了包含该模型的水资源管理系统的运行结果。

介绍

最大限度地减少洪水影响的最重要方面之一是防洪系统本身的正确运行1。水力系统包括河流及其支流、集水区和天然或人工水力结构。这些液压系统的运行管理非常具有挑战性,因为它涉及到相互冲突的目标和复杂的变量。实时管理包括效益最大化、成本最小化、满足河流所需流量和将水储存在水库中、满足用水需求、避免洪水和保持水质。这些管理要求导致需要提供适当结果的流域优化模型。

监控液压系统的建模选择取决于与研究案例相关的众多标准。因此,必须在决策规模、精度需求、预期鲁棒性、计算成本等方面做出折衷。在本文中,我们关注大规模和强烈影响的水资源系统的水力约束情况。提出了一种可以集成到优化模型的数学公式中的洪水路由方法。设计洪水路由模型是为了限制迭代模拟的数量和要解决的优化问题的复杂性。

在这项工作中,提供了该模型与用于威尔逊标准测试和真实案例研究的 Muskingum 模型之间的比较。还介绍了这种方法在几条法国河流中的一些应用。

最先进的

多水库系统的实时操作涉及各种操作、水文和水力考虑2。为实现高效运行,实时管理模型应包含流量选路程序,以预测观察到和/或预测的入流过程线对河流系统下游部分的影响3.随着洪水波从上游传播到下游,它们会减弱并延迟。洪水波受到两种主要运动的影响:均匀前进的水流和水库作用。均匀前进的流动表示波浪从上游移动到下游而没有形状变化,这只会在理想条件下发生。水库作用是指水库蓄水对洪水波的改变。洪水演算是一种使用上游水位线来确定某段河流的洪水水位线的技术。

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