复杂防洪系统优化调度的三层并行逐步优化算法

发布时间：2021-12-31 23:04

　　逐步优化算法（POA）在求解水库群防洪优化调度问题方面,应用广泛且较为有效。但是随着水库数量的增加和计及洪水演进、干支流汇入等因素,该算法求解复杂防洪系统调度的效率降低。本文在POA算法基础上,引入莱维飞行更新策略、模式搜索法以及并行技术,提出了三层并行POA算法（TPPOA）,并应用于赣江中下游复杂防洪系统的防洪优化调度中。结果表明,相较常规防洪调度规则和POA算法,TPPOA获得的调度策略可以有效降低下游防洪控制点洪峰流量,减轻下游防洪压力。此外,在6核心CPU计算机下,TPPOA计算速度约为POA算法的3～7倍,计算速度更快。本文为复杂防洪系统的优化调度提供了一种新的方法。 

【文章来源】：水利学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

水库-分蓄洪区-防洪控制点联系示意2.1

3.2.5多核并行计算三层并行POA算法计算流程如图3所示：（1）输入计算数据，包括：洪水流量资料、水库资料、计算参数设置。（2）采用POA算法进行计算并结合多核并行技术，并采用式（11）计算调度解集的差分指标，判断是否结束迭代计算。当相邻迭代计算前后差分指标的差值小于1时，跳出POA计算层，输出主要调度决策集umain，转步骤（3）；否则，继续进行步骤（2）。（3）基于umain，采用式（17）—（21）结合多核并行技术进行调度解的更新，当相邻两次迭代计算的目标函数误差值小于误差限时，输出优化调度解集u*，转步骤（4），否则，继续进行步骤（3）。（4）基于优化调度解集u*，采用并行模式搜索法进行优化，得出最终优化调度解集。4实例研究4.1流域防洪系统概况赣江中下游万安—峡江梯级所组成的防洪系统概化图如图4所示。该防洪系统包括万安和峡江水库，井冈山、石虎塘、新干、龙头山等4座航电枢纽，泉港分蓄洪区，吉安、石上和外洲等3个防洪控制点以及多条区间入流，各水库主要特性参数如表1所示。根据赣江流域综合规划［27］，井冈山等4个航电枢纽不承担防洪任务，故万安-峡江梯级为本文防洪优化调度的主要对象，而泉港分蓄洪区根据下游赣东大堤和南昌市城市防洪堤的安全泄量决定其启用条件。当泉港分洪闸上游石上断面流量超过24000m3/s或闸外赣江水位达到31.12m且洪水继续上涨时，打开泉港分洪闸实施分洪，分洪时控制闸门开启高度，使闸外赣江水位维持在31.12m不变。4.2数据资料与计算条件本文采用1961年、1973年和1994年按外洲站洪峰放大的200年一遇设计洪水资料，计算时长为

TPPOA算法流程

【参考文献】：
期刊论文
[1]梯级水电站群中长期优化调度的离散梯度逐步优化算法[J]. 赵志鹏,廖胜利,程春田,钟儒鸿,王昱倩.  水利学报. 2018(10)
[2]基于改进逐步优化算法的水库防洪优化调度[J]. 肖敬,董增川,罗晓丽,施任生,许凌杰,李宜雪.  人民黄河. 2018(10)
[3]流域水库群联合防洪优化调度通用模型研究[J]. 罗成鑫,周建中,袁柳.  水力发电学报. 2018(10)
[4]大江大河防洪关键技术问题与挑战[J]. 刘宁.  水利学报. 2018(01)
[5]基于莱维飞行的改进粒子群算法[J]. 李荣雨,王颖.  系统仿真学报. 2017(08)
[6]水库防洪补偿调节线性规划模型及应用[J]. 陈森林,李丹,陶湘明,黄宇昊.  水科学进展. 2017(04)
[7]基于投影寻踪法的城市水生态文明建设评价[J]. 黄显峰,贾永乐,方国华.  水资源保护. 2016(06)
[8]基于并行混沌量子粒子群算法的梯级水库群防洪优化调度研究[J]. 邹强,王学敏,李安强,何小聪,罗斌.  水利学报. 2016(08)
[9]梯级水电站优化调度的变阶段逐步优化算法[J]. 张诚,周建中,王超,张勇传,莫莉.  水力发电学报. 2016(04)
[10]基于莱维飞行的粒子群优化算法[J]. 王庆喜,郭晓波.  计算机应用研究. 2016(09)

博士论文
[1]水电站群发电优化调度的并行求解方法研究与应用[D]. 郑慧涛.武汉大学 2013



本文编号：3561151