瓯江流域暴雨洪水频发,洪水威胁沿岸防洪保护区。丽水市水利局经过多年的防洪建设,逐步形成了以干流紧水滩水库、支流小溪滩坑水库为骨干控制性工程,配以中小型水库、干支流防洪堤的防洪排涝格局。其中水库调度在流域防洪中发挥着主动防洪的“王牌作用”,可有效改善流域整体防洪形势,确保标准内洪水的防洪安全。
丽水市水利局按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总体要求,在数字孪生瓯江大溪水利部先行先试项目中开发了水库智能调度模块,依托智能优化算法,突破原有水库经验、理论式调度模式,针对不同调度时期内的目标差异,研发了具有“全周期-分档式-自适应”的多目标优化调度模型构建技术,以防洪调度为主线,以水库水位、错峰时间、下游安全过流能力等为约束对象,融入决策者调度智慧,根据水情发展不同阶段,分析上下游多目标间的协调和竞争关系,自适应触发调度目标转换条件,实现调度方式转换,通过优化水库自身调度规则,进而改善常规调度的防洪效果,为决策者提供更优的调度方案。
全周期考量,智慧洪水调度
“全周期”体现为水库调度贯穿于流域防洪全过程(如预报期、洪水期、退水期等),不同调度阶段采取不同的调度方式,以此突出水库调度的科学性和灵活性。按照“不出险情、整体优化、综合调度”的要求,通过算法实现水库在降雨前和降雨初期“主动腾”,为后续拦蓄留出空间;在强降雨之时“全力拦”,减轻下游防洪压力;在流域性洪水发生后“及时错”“主动分”的调度目标,确保重点地区防洪安全。
分档式调度,平衡调度过程
“分档式”体现于水库在一场洪水调度过程中,不同次要目标间的平衡方式,根据工况明确不同目标间的满足次序,以及不同目标的满足程度,以此获得水库的调度运行过程。瓯江智能调度模块在不突破既定规则给定的安全框架范围前提下,对既有规则进行分档和细化,同时结合下游安全水位控制目标,梯次式组合进行水库平衡调度。
自适应调整,优化调度策略
“自适应”体现为通过水位、流量、效益等指标,明确水库调度阶段的衔接方式,以此实现调度目标和水库调度方式的转换。在洪水发展各阶段过程中,智能调度模块能够综合考虑当前及未来水雨情和水工程运用情况,基于各阶段调度目标和对未来风险防御的考虑,优化水库调度策略及调度方式。
水库智能调度模块是瓯江数字孪生平台“四预”体系建设的重要内容之一,后续随着瓯江数字孪生平台的上线,水库智能调度模块将在流域预报调度作业基础上,支撑调度方案多方案分析对比,推送最优方案等功能,辅以决策参考。