CN114004102B 抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控方法 （河海大学）

programmingwithrecoursesformultireservoirsystemunderuncertforecasts.JournalofHydrology抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多本发明公开了一种抵抗洪水预报误差扰动收集、整理水库系统数据库中洪水预报误差样本，随机模拟生成实时防洪调度洪水误差场景2为置信水平α下的水库风险损失的条件风险价αS23、针对步骤S1中所模拟的实时防洪洪水预报入流场S24、采用基于参考点的非支配排序方法的进化多目标优化算法NSGA-III求解所建立采用TOPSIS方法获取不同偏好下的最2.根据权利要求1所述的抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控3.根据权利要求2所述的抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控3基于单变量的水文频率法建立预报误差的边缘分布，选择水文依据建立的预报误差联合分布和作为实际分布的其中，是t时刻预报入流均值过程，ξs(τ)为预见期为τ的模拟的预报误差情景，4.根据权利要求1所述的抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控面对实时防洪洪水预报入流场景集，使模拟的水库水位超过设定阈值的最大概率最低；这一目标反映抵抗洪水预报误差造成的水库上游发生超过水位安全阈值风险的作用；()面对实时防洪洪水预报入流场景集，使模拟的水库泄流超过设定阈值的最大概率最4其中，表示水库泄流超过下游安全泄量的最大()为面对实时防洪洪水预报入流场景集通过本模型所模拟的各入流情景下的sa为下游安全控制流量阈值；本模型选用防洪调度期间水库库容过程占比防洪库容的大小作为水库上游风险损失这一目标反映降低洪水预报误差造成的水库上游淹没损失的本模型选用水库泄流量占比下游安全泄量的大小作其中，表示水库泄流占比的最大条件风险价值，为式(4)所示的下游防洪损失函数对应的条件洪水预报误差造成的水库下游淹没损失的作用；5.根据权利要求1所述的抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控5水量平衡约束控制了水库在各时间段迭代模拟时总水量保持一致，即质量守恒约束，蓄量限制约束控制了水库在模拟运行时水库蓄量不超过或者低于可允许的蓄量上下上s闪()SD(13):泄流限制约束控制了水库在模型运行时泄流不超过或者低于可gs()s⃞(14):泄流变幅限制约束是为了保护下游航道安全以及边坡稳定性，本模型中使用的初始和边界条件约束用式(166.根据权利要求1所述的抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控6；i为第i个方案的贴合度，选择所有方案中贴合度值最高的方案作为TOPSIS方7被越来越多的流域管理机构所采用。概率型洪水预报虽然能够很大程度上提高预报准确[0003]随机规划类方法是当下处理预报不确定性、规划降低调度风险的主要通用方生成预实时防洪洪水预报误差场景集；将生成的预报误差情景叠加至预报入流均值过程，8[0012]其中，ξ(τ)为水库预见期为τ的预报误差，IN(t)为t时刻的实际入库流量值，[0013]S12、利用t-copula函数刻画洪水预报误差特征并模拟生成实时洪水预报误差场[0026]S21、引入条件风险价值的鲁棒性指标以评估水库在面对不利情景时可能的风险[0027]防洪损失函数使用L表示，水库防洪风险损失的条件风险价值由式(4)和式(5)表9为置信水平α下的水库风险损失的条件风[0033]S24、采用基于参考点的非支配排序方法的进化多目标优化算法NSGA-III求解所最低；这一目标反映抵抗洪水预报误差造成的水库上游发生超过水位安全阈值风险的作[0038]其中，表示水库水位超过水位安全阈值的()为面对实时防洪洪水预报入流场景集通过本模型所模拟的各入流情景[0044]本模型选用防洪调度期间水库库容过程占比防洪库容的大小作为水库上游风险[0049]其中，表示水库防洪库容占比最大条件风险[0051]本模型选用水库泄流量占比下游安全泄量的大小作为水库下游风险损失的近似[0056]其中，表示水库泄流占比的最大条件风险价降低洪水预报误差造成的水库下游淹没损失的[0064]蓄量限制约束控制了水库在模拟运行时水库蓄量不超过或者低于可允许的蓄量[0068]泄流限制约束控制了水库在模型运行时泄流不超过或者低于可允许的泄流上下[0080]S31、建立决策矩阵，决策矩阵中各决策变量为各待选方案的优化目标值，如式[0097]其中，cloi为第i个方案的贴合度，选择所有方案中贴合度值最高的方案作为时防洪多目标鲁棒优化调控方法在现有随机规划类方法的基础上引入条件风险价值的理[0104]本发明的一种抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优化调控方法[0105]如图1所示，本发明的一种抵抗洪水预报误差扰动的水库实时防洪多目标鲁棒优生成预实时防洪洪水预报误差场景集；将生成的预报误差情景叠加至预报入流均值过程，为t-τ时刻对t时刻的预报入流(预见期为τ)；立预报误差在各预见期下的边缘分布；(2)基于t-copula函数建立不同预见期的预报误差[0122]S21、引入条件风险价值的鲁棒性指标以评估水库在面对不利情景时可能的风险目标鲁棒优化模型的优化目标库。防洪调度是指充分水库等防洪工程的功能改变洪水特最低。这一目标反映抵抗洪水预报误差造成的水库上游发生超过水位安全阈值风险的作rob(z()z.)-lor),即水库水位超过水位安全阈值的最[0138]其中，F2为即水库泄流超过下游安全泄量的最()为面对实时防洪洪水预报入流场景集通过本模型所模拟的各入流情景下[0140]本模型选用防洪调度期间水库库容过程占比防洪库容的大小作为水库上游风险[0145]其中，F3为即水库防洪库容占比最大条件风险价[0147]本模型选用水库泄流量占比下游安全泄量的大小作为水库下游风险损失的近似洪水预报误差造成的水库下游淹没损失的作用。而提高水库防洪调度过程中抵抗实时预报误差影响()[0160]蓄量限制约束控制了水库在模拟运行时水库蓄量不超过或者低于可允许的蓄量[0164]泄流限制约束控制了水库在模型运行时泄流不超过或者低于可允许的泄流上下[0175]S24、采用基于参考点的非支配排序方法的进化多目标优化算法NSGA-III求解所[0177]本模型使用TOPSIS(TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoanIdealSolution)进行风险决策，决策者可以根据自身的知识及偏好选择协调均衡解。[0179]S31、建