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水 利 学 报

２０２３年 ５月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 ５期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）０５ － ０５０７ － １２

梯级水库汛期运行水位协同浮动调度模型方法

周研来，郭生练，王 俊，熊立华，刘 攀，陈 华
（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：水库汛期运行水位协同浮动旨在不增加防洪风险前提下，挖掘中小洪水利用潜力，提升流域水资源利用水
平和供水保障能力，已成为防洪与水资源高效利用领域的研究热点和难点。从防洪库容置换与风险防控出发，基
于动态预见期和预泄能力约束，嵌套运用预泄预蓄法和库容补偿法，解析了梯级水库汛期运行水位协同浮动关
系；考虑帕累托最优解集和最优前沿的动态变化特性，建立了面向动态多目标的梯级水库汛期运行水位协同浮动
调度模型；把环境变化检测、随机再生种群和基于参考点的帕累托前沿预测策略引入智能算法，提出求解调度模
型的动态多目标智能算法，基于风险效益评价指标以评估调度方案，为梯级水库汛期运行水位协同浮动运用提供
技术支撑。
关键词：汛期运行水位；协同浮动；风险防控；动态多目标算法
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０４６０
中图分类号：ＴＶ１２２

１ 研究背景

因受季风气候影响，我国降水时程分布不均，水资源供需矛盾十分突出，水库汛期弃水与汛后缺
水现象频发，针对中小洪水（重现期小于等于 ２０年一遇）实施水库汛期运行水位协同浮动是提升流域
水资源利用水平和供水保障能力的关键非工程措施之一 ［１］ 。水库汛期运行水位协同浮动是指水库在汛
期，根据水雨情预报成果，在不降低防洪标准的前提下，按照科学论证的汛期运行水位方案对水库水
位进行协同浮动的调度过程 ［２ － ３］ 。当前单一水库汛期运行水位浮动调度的研究成果甚多，较具代表性
方法有预报调度法 ［４ － ５］ 、预泄预蓄法 ［６］ 、综合信息推理模式法 ［７］ 、预泄能力约束法 ［８］ 、风险决策分析
法等 ［９ － １１］ 。
因水库群中各水库的水文补偿和库容补偿作用，梯级水库汛期运行水位协同浮动调度相比单一水
库调度挖潜空间更大，研究的理论与应用价值更高 ［１２ － １３］ 。近年来国内学者在梯级水库汛期运行水位协
同浮动调度方面取得了突破性进展，较具代表性的成果有：冯平等 ［１４］ 应用下游水库富余防洪库容对上
游水库进行反调节，可挖掘上游水库汛期运行水位浮动空间，提高了上游水库兴利效益。李玮等 ［１５］ 基
于预报调度和库容补偿作用，构建了梯级水库汛期运行水位动态控制调度模型，采用逐次逼近动态规
划算法求解了调度模型，在不增加防洪风险的前提下，显著提高了梯级水库发电效益和洪水资源利用
率。李菡等 ［１６］ 考虑上游水库富余防洪库容对下游水库补偿调节，可有效抬高下游水库汛期运行水位浮
动值，提高了梯级水库的蓄水与发电效益。郭生练等 ［１７］ 应用大系统聚合分解理论，建立了梯级水库汛
期运行水位联合动态控制模型，采用逐次优化算法求解了该模型，汛期运行水位优化调度方案，相比
原汛限水位调度方案，可显著提高梯级水库综合利用效益。钟平安等 ［１８］ 构建了基于库容补偿的梯级水

收稿日期：２０２２ － ０６ － １３；网络首发日期：２０２３ － ０１ － １８
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３０１１６．１６３０．００５．ｈｔｍｌ
基金项目：国家重点研发计划项目（２０２１ＹＦＣ３２００３０３）；国家自然科学基金联合基金重点项目（Ｕ２０Ａ２０３１７）
作者简介：周研来（ １９８５ － ），教授，主要从事水库群调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｙａｎｌａｉ．ｚｈｏｕ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：郭生练（１９５７ － ），挪威工程院外籍院士，主要从事水文水资源研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｓｌｇｕｏ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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