Page 20 - 2022年第53卷第12期

自需要的水量、流量、水动力过程，通过建立融合供水、输沙、发电和生态的多过程协同调度模型，
模拟了梯级系统不同调度策略下的河流多目标、多过程之间响应关系。
３．１ 多过程协同调度模型目标函数 供水、输沙、发电和生态各用水过程之间通过梯级水库群下泄流
量以及断面控泄流量相互作用、相互影响，融合供水、输沙、发电和生态 ４大过程，建立多过程协同
调度模型。
（ １）供水调度模型。以河段缺水量最小并且分布合理为目标，优化梯级水库的出库过程和河段配
水过程，解决水量时空均衡分配问题，提高流域供水保障能力。
Ｉ Ｔ
)
∑∑
Ｗ＝ ｍｉｎ ( γ （ｉ，ｔ）（Ｑ（ｉ，ｔ） － Ｑ（ｉ，ｔ）） Δ ｔ （１）
ｓ
ｄ
ｉ ＝１ ｔ ＝１
３
式中：Ｗ为流域缺水总量，ｍ ；γ （ｉ，ｔ）为 ｉ节点 ｔ时段缺水的重要性系数，无量纲；Ｑ（ｉ，ｔ）、Ｑ（ｉ，ｔ）
ｄ ｓ
３
分别为 ｉ节点 ｔ时段需水量和供水量，ｍ ?ｓ；Δ ｔ为计算步长；Ｉ、Ｔ分别为节点数和总时段数。
（ ２）河流输沙调度模型。以河流输沙量最大目标，优化梯级水库的出库流量过程，提高河道输沙
能力，维持河道稳定，减少水库和河道的泥沙淤积。
Ｊ Ｔ
(
)
ｂ
ｓｅｄ
β
Ｑ ＝ ｍａｘ ∑∑ η （Ｑ（ｊ，ｔ））（Ｓ（ｊ，ｔ））Δ ｔ （２）
ｃ
ｊ ＝１ ｔ ＝１
ｓｅｄ
式中：Ｑ 为河流输沙量，ｋｇ；η为经验系数，β 、ｂ为指数，均无量纲；Ｑ（ｊ，ｔ）为 ｊ断面 ｔ时段的流
ｃ
３
３
量，ｍ ?ｓ；Ｓ（ｊ，ｔ）为 ｊ断面 ｔ时刻的含沙量，ｋｇ?ｍ 。
（ ３）发电调度模型。以梯级系统发电量最大目标，优化水库群发电水头和过机流量过程，提高梯
级水库群调度期内发电能力和梯级水库群经济效益。
Ｍ Ｔ
(
)
Ｅ ＝ ｍａｘ ∑∑ θ Ｑ （ｍ，ｔ）（Ｈ（ｍ，ｔ） － Ｈ ０ （ｍ，ｔ）） Δ ｔ （３）
ＲＯ
ｓ
ｍ＝１ ｔ ＝１
３
式中：Ｅ为梯级系统发电量，ｋＷ·ｈ；Ｑ （ｍ，ｔ）为第 ｍ水库 ｔ时段的出库流量，ｍ ?ｓ；θ 为综合出力
ＲＯ
系数，无量纲；Ｈ（ｍ，ｔ）、Ｈ（ｍ，ｔ）分别为水库水头和发电尾水位，ｍ。
０
ｓ
（４）生态调度模型。以河流生态系统缺水量最小化目标，优化水库出库流量过程，实现最大化贴
近自然水文情势的水库泄流方式，维持和改善河流健康状况。
Ｋ Ｔ
)
ｅｃｏ
∑∑
Ｑ ＝ ｍｉｎ ( （Ｑ（ｋ，ｔ） － Ｑ（ｋ，ｔ）） Δ ｔ （４）
ｃ
ｅ
ｋ ＝１ ｔ ＝１
３
ｅｃｏ
式中：Ｑ 为生态缺水量，ｍ ；Ｑ（ｋ，ｔ）、Ｑ（ｋ，ｔ）分别为第 ｋ控制断面 ｔ时段的生态需水流量和断面
ｅ
ｃ
３
下泄流量，ｍ ?ｓ；Ｋ为控制断面数。
（ ５）多用水过程水量平衡关系与水沙过程协调。多用水过程以水量和流量过程相互关联，梯级水
库群下泄水量与区间径流量扣除河道外取用水量，即为断面下泄流量过程，汛期主要满足输沙功能，
非汛期主要满足生态流量。
Ｑ（ｋ，ｔ） ＝Ｑ （ｍ，ｔ） ＋ Ｑ （ｘ，ｔ） － Ｑ（ｘ，ｔ） － Ｑ（ｘ，ｔ） ＋ Ｑ（ｘ，ｔ） （５）
Ｌ
ｓ
Ｒ
ｃ
Ｔ
ＲＯ
３
３
式中：Ｑ （ｍ，ｔ）为 ｍ水库 ｔ时段的出库流量，ｍ ?ｓ；Ｑ （ｘ，ｔ）为 ｘ河段 ｔ时段的区间入流，ｍ ?ｓ；
ＲＯ Ｒ
３
３
Ｑ（ｘ，ｔ）为 ｔ时段第 ｘ河段供水量，ｍ ?ｓ；Ｑ（ｘ，ｔ）为 ｘ河段 ｔ时段的水量损失，ｍ ?ｓ；Ｑ（ｘ，ｔ）为 ｔ
Ｔ
ｓ
Ｌ
３
时段第 ｘ河段退水量，ｍ ?ｓ。
根据不同量级洪水、泥沙运动规律，控制水库出库流量、排沙量过程，优化排沙比形成相对高效
的含沙量过程：
Ｔ
∑ （Ｑ （ｍ，ｔ）Ｓ（ｍ，ｔ） ＋ Ｑ （ｍ，ｔ － １）Ｓ（ｍ，ｔ － １）） Δ ｔ
ＲＯ
ＲＯ
＝ｍａｘ ｔ ＝１ （６）
μ ｓ
２Ｗ （ｍ，ｔ）
ＳＩ
３
式中：Ｑ （ｍ，ｔ）和 Ｑ （ｍ，ｔ － １）分 别 是 ｍ 水 库 ｔ时 段 和 ｔ － １时 段 的 出 库 流 量，ｍ ?ｓ；Ｓ（ｍ，ｔ）、
ＲＯ ＲＯ
３
Ｓ（ｍ，ｔ － １ ）分别为 ｍ水库 ｔ时段和 ｔ － １ 时段坝址含沙量，ｋｇ?ｍ ；Ｗ （ｍ，ｔ）为 ｍ水库 ｔ时段入库沙量，
ＳＩ
为排沙比，无量纲。
ｋｇ；μ ｓ
１
— １ ４ ２ —