(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111104545.3 (22)申请日 2021.09.2 2 (71)申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院 有限公司 地址 310014 浙江省杭州市潮王路2 2号 (72)发明人 陈璐　郭靖　葛林松　谢霄易　 薛阳　贺阳　李启龙　葛诚　 王司辰　覃叶红萍 　 (74)专利代理 机构 浙江杭州金通专利事务所有 限公司 3 3100 代理人 刘晓春 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) (54)发明名称 一种多阶段溃坝智能优化应急调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种多阶段溃坝智能优化应 急调度方法， 属于水库调度领域， 本发明选取流 域内水库群坝前最高水位最低以及出库流量平 方和最小为调度目标， 建立了梯 级水库群应急调 度子模型； 并将应急调度子模型与溃口洪水计算 模块以及溃坝洪水演进模块进行耦合， 建立了应 急调度、 溃决计算与洪水演进无缝连接的动态耦 合调用模型； 针对溃坝库群条件突变导致的调度 过程难以优化求解问题， 提出了多阶段溃坝智能 优化应急调度模 型， 实现了流域水库群溃坝应急 调度的全局智能优化。 本发明建立了溃坝应急调 度多阶段智能优化模型， 解决了溃坝情形下库群 数目改变和边界条件变化导致优化过程被迫中 断的难题， 为流域梯级水库群溃坝应急调度提供 了一种新的思路和方法。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 113886912 A 2022.01.04 CN 113886912 A 1.一种多阶段溃坝智能优化应急调度方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 获取流域各水库的参数以及特征曲线， 确定应急调度过程约束条件， 以水库群 总坝前最高水位最低以及出库流量平方和最小为调 度目标， 建立流域梯级 水库群应急调 度 子模型； 步骤2， 将应急调度子模型与溃口洪水计算模块以及溃坝洪水演进模块无缝耦合， 描述 梯级水库群 应急调度中的溃坝情形； 对于梯级水库群应急调度过程中发生溃坝导致水库边界条件突变， 算法不易求解的问 题， 提出多阶段溃坝智能优化应急调度模型， 运行模型得到梯级水库群溃坝应急优化调度 方案； 步骤 包括： (1)以流域梯级水库群应急调度子模型为基础， 输入参与调度的水库数目及相应约束， 通过遗传算法求 解调度模型； (2)判断优化调度结果中是否有水库发生溃决， 若有水库 i发生溃决， 保存水库i上游的 调度结果， 调用溃口洪水计算模块计算溃口洪水， 调用溃坝洪水演进模块计算水库i +1的入 库流量； (3)将水库i的下游所有水库、 相应约束条件以及水库 i+1的入库 流量作为输入条件， 重 新优化水库i的下游水库； (4)重复(1)‑(3)直至无水库 溃决或末水库单库优化完成； 最终得到梯级水库群溃坝应 急优化调度结果。 2.如权利要求1所述的一种 多阶段溃坝智能优化应急调度方法， 其特征在于， 所述的梯 级水库群应急调度子模型中， 调度过程的库水位通过目标函数进行决策， 调度目标函数形 式如下： 式中， Fobj为总目标函数； F1和F2分别为水位目标和出库流量目标； α1和α2分别为两子目 标权重系数； N为水库数目； T为调度时段； 为水库i在调度过程中的最高水位； 为 水库i在第j时段的出库流 量平方。 3.如权利要求1所述的一种 多阶段溃坝智能优化应急调度方法， 其特征在于， 所述的梯 级水库群 应急调度子模型中， 需要满足以下约束条件： 水量平衡约束、 上 下游水力联系约束、 水库下泄能力约束、 水库水位约束。 4.如权利要求1所述的一种 多阶段溃坝智能优化应急调度方法， 其特征在于， 所述的大 坝溃决计算模块以及溃坝洪水演进模块中， 溃坝洪水过程计算公式以及河道演进公式如 下： 其中， 考虑大坝瞬 间溃决情形， 溃坝洪水洪峰流 量计算式如下： 式中， Qbmax为发生溃坝洪水时的洪峰流量； avg{}为取均值； 为三种 不同溃坝洪水洪峰流 量计算经验公式的结果；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113886912 A 2溃坝洪水到 达下游水库时的流 量过程计算式如下： 式中K为系数； W为溃坝时溃口以上的库区蓄水量； t1为下游洪水起涨时间； t2为下游洪 峰出现时间； t3为下游洪水结束时间； 为溃坝洪水到达下游水库时的最大洪峰流量； v 为上下游区间水流 流速； L为区间距离； hM为下游最大流 量对应的河道水深。 5.如权利要求1所述的一种 多阶段溃坝智能优化应急调度方法， 其特征在于， 所述的多 阶段溃坝智能优化应急调度模型， 调度过程的库水位通过目标函数进行决策， 调度目标函 数形式如下： 式中 分别为第一、 二、 M阶段的目标函数； t为水库调度过程中的t时段； k1为第一阶段流域全部水库中， 水库k1发生溃决， 且k1上游水库均未溃决； k2为第二阶段水 库k1的全部下游中， 水库k2发生溃决， 且k2上游水库均未溃决； 为水库k1在时段t的水位； 为水库k1的坝顶高程； 为水库k2在时段t的水位； 为水库k2的坝顶高程。 6.如权利要求5所述的方法， 其特征在于， 通过GA遗传算法求解梯级水库群应急调度模 型中采用惩罚函数法计算当前种群中每 个个体的适应度， 个 体 的适应度 为： 式中， Fobj为式(1)中的目标函数； α3和α4分别为溃坝惩罚因子， 若优化后总 是有水库发 生溃决， 则应使溃决尽可能发生在下游水库， 同时发生溃决的时刻应尽可能晚， 为此引入α3 和 α4对水位到 达坝顶高程的个 体进行惩罚。 若所有水库 均未发生 溃坝， 则α3和 α4分别为0。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113886912 A 3