水库优化调度可以实现水资源的综合有效利用,有助于解决目前日益紧张复杂的水资源问题,在经济社会可持续发展中发挥着十分重要的作用。随着气候条件、水库功能和社会需求等不断变化,水库优化调度研究也变得十分必要和迫切。根据水库实际运行情况,建立优化调度模型,并通过高效的方法进行求解。将科学研究与实际应用相结合,根据数学模型计算结果,制定合理有效的优化调度方案,提高水库运行经济效益,为管理决策者提供一定参考。本研究在“故县水库优化调度决策支持软件”项目支持下展开,以故县水库为研究对象,结合水库历年的调度情况,分析水库调度中存在的问题;以发电量最大作为目标函数,结合水库实际情况,以水量平衡方程、水位、发电水头、出力、用水量等为约束条件,建立了故县水库的优化调度模型;基于改进的遗传算法对优化调度模型进行求解,制定了优化调度方案,指导故县水库优化运行。(1)分析水库调度中存在的问题。根据水库历年调度运行结果、水库现状和相关规划等,分析故县水库调度存在的问题:一是水库长时间在低水头下发电运行,耗水率较高;二是在汛期来水量较大的情况下,由于汛限水位限制,导致弃水较多,且汛期过后发电水头不足;三是水库新增对洛阳市等地区的供水规划,目前的调度方案不能满足运行需求。(2)水库优化调度模型的构建及其求解。基于故县水库基本调度规则,以发电量最大为目标函数,以水量平衡方程、水位、发电水头、出力、用水量等为约束条件,建立故县水库调度模型。对遗传算法进行改进,采用变动水位编码,通过水量平衡筛选水位过程,将人工调度经验作为启发式信息优化算法的初始种群,通过自适应的交叉和变异操作,以进化程度作为算法终止的判断条件,进行算法流程的设计,对故县水库优化调度模型进行求解。(3)故县水库优化调度结果分析。设置常规优化调度、考虑坝址降雨蒸发优化调度、考虑供水规划优化调度三种模式,进行丰、平、枯等典型年的优化调度分析计算。将常规优化调度结果与动态规划计算结果进行对比分析,验证算法的合理有效性,分析结果表明:二者的优化水位过程及变化趋势基本保持一致,且改进遗传算法求解精度更高,能够获得更多的发电量,可以用来求解水库优化调度问题。(4)制定了水库优化调度方案。通过对优化调度结果的分析可知,坝址降雨蒸发对发电量和水位影响较小,而水库供水规划则大幅降低了发电量和水库平均运行水位,但通过供水增加了经济效益,结合水库供水规划,丰、平、枯等典型年的引水流量分别为5 m3/s、3 m3/s、2 m3/s,汛期平均发电水头分别为75.3m、75.2m、72.1m,非汛期平均发电水头分别为78.5m、75.8m、74.3m,制定了故县水库优化调度方案,为故县水库的运行管理提供参考。