摘要：数字孪生流域是在融合流域空间、气象、水文、工情、经济等多源信息的数字底板基础上,耦合基于物理机理的气象、水文、水力、水环境等专业数学模型,结合基于数据驱动的机器学习、知识图谱等技术,构建流域自然要素与管理业务之间的响应关系,实现流域在水流、信息流、业务流、价值流的全过程实时镜像,为流域管理和高质量发展提供技术支持。本文以长江流域防洪应用为例,以实现流域模拟、预报预警、水工程智能调度、防洪风险评估、系统构建等功能为目标,阐述了数字孪生长江建设的总体架构,探索了数据建设、算力建设、智能建设、平台建设等数字孪生流域构建关键技术。研究成果在数字孪生长江建设中得到应用,实现了洪水预报、预警、预演、预案以及工程智能调度全过程模拟,为精准应对2020年流域性大洪水提供了技术支持,为数字孪生流域建设提供了技术示范和经验借鉴。

摘要：调度函数作为一种能够明确指导水电站水库运行的技术,较常规的水库调度图能更有效地发挥水电站的运行效益。针对调度函数的编制特点及其存在的优化空间,将蚁群算法应用于水电站调度函数的优化模型中。以金沙江中游梯级水电站群为实例,针对其初始调度函数进行优化,并模拟其长系列径流的发电调度过程。计算结果表明,经过优化后的调度函数能显著提高水电站水库的运行效益,有效指导水电站水库的实际调度运行,体现了模型的实用性。

摘要：为更好地反映河道洪水的实际槽蓄关系,以非线性马斯京根模型(NMM)为基础,采用对数型公式来定量计算NMM的非线性指数,提出了变指数非线性马斯京根模型(VEP-NMM),并采用免疫灰狼优化算法(IGWO)进行参数优化率定,IGWO针对灰狼优化算法(GWO)易早熟收敛的问题,引入免疫克隆选择操作来保证种群多样性和提高搜索能力。将基于IGWO的VEP-NMM应用于河段洪水演进模拟中的结果表明,该方法合理可行,模拟精度更高。

摘要：为了提高长江流域防洪调度决策的时效性和可靠性,需构建一套服务于多层级用户的防汛管理智能决策支持体系。通过建立长江流域河网及控制性节点的拓扑关系,对核心业务功能进行了模块化设计,实现水情预报、洪水演进、防洪调度以及洪水风险分析的预报调度一体化。基于核心业务模型和信息扩展接口,利用GIS可视化技术及Web Service交互技术的集成,研制了长江流域防洪调度决策支持系统,可实现流域水雨情的实时查询和防洪调度方案的快速模拟,为流域防汛管理决策提供专业、科学、准确的技术支持。

摘要：针对国内外水电站实际调度水平与优化调度理论间差距普遍较大的现状,基于确定性优化调度成果,运用支持向量机理论建立了水库水电站实际运行的中长期调度计划,以提高水电站实际运行调度水平。结合决策变量与相关因子筛选、训练样本与预测样本划分、模型参数优选等技术处理,将调度计划应用于金沙江—长江中游水电站群中的4座月调节性能以上水电站,预测结果表现出了良好的拟合精度。进一步模拟调度计划,指导梯级水电站群长系列调度运行,结果表明,模拟运行较好地继承了确定性优化调度在发电量、发电保证率及发电过程方面的效益,证实了该方法的可行性和有效性,为梯级水电站群实际优化运行提供了有力的技术支撑和决策支撑。

摘要：长江上游洪水是形成全流域洪水的重要来源。根据长江流域综合利用规划及防洪规划的总体部署,以三峡水库为核心的长江上游控制性水库群陆续建成并投入运行,对长江中下游的防洪形势带来了明显的改善。以年度长江流域上游水库群的联合调度方案和《长江防御洪水方案》批复的水库运用原则和方式为基础,对在现有防洪工程体系下应对1954年洪水的流域防洪形势的变化情况进行了分析。研究结果表明,长江上游水库群的联合防洪可以有效减轻三峡水库的防洪压力,对比无水库调度时,大幅度地减少了中下游地区的超额洪量约200亿m^3,能有效地保证长江中下游河道的行洪安全。

摘要：针对梯级水电站联合运行调度的实际需求,基于粗糙集和支持向量机理论提取水电站发电调度规则。首先在梯级水库确定性优化调度结果基础上,构建由时间因子、空间因子和能量因子构成的属性集;然后采用粗糙集理论去除冗余属性,降低模型复杂度;最后采用支持向量机回归模型拟合水库时段决策变量之间的非线性关系得到水电站发电调度函数,并模拟长系列发电调度运行过程。以金中梯级水电站群为对象进行实例研究,计算结果表明:相比多元回归、全变量支持向量机模型模拟运行结果,本文提出方法得到的调度函数指导梯级运行时更多保留了确定型优化调度的发电效益,体现了方法的合理性与优越性,可以有效指导水电站水库中长期调度运行。

摘要：按常规方法绘制的水库调度图相对保守,难以达到可靠性与效益的优化组合,使得水库调度图还存在一定的优化空间。提出了一种优化常规调度图的新方法——混合模拟退火遗传算法,以实现水库调度图的计算机程序式自动优化修正。该方法综合了遗传算法的全局搜索能力和模拟退火算法的局部搜索能力,提高了计算精度,避免了手工修正调度图的随意性。通过在实际生产项目中的应用与检验,证明该方法对水电站水库调度图的优化确实可靠,在满足可靠性指标以及水库综合利用要求约束的条件下,取得了可观的经济效益,为水电站实现经济运行提供了一条可行途径。

摘要：为满足防洪调度过程的多尺度模拟仿真需求,总结了现有的防洪调度可视化手段,研究了在3D GIS场景中对降雨和洪水组成、水库拦蓄、库区淹没、中下游河道演进、蓄滞洪区分洪等调度过程进行多尺度模拟仿真的方法,形成了一套适用于水库群联合调度过程三维动态推演的程序框架。以1954年长江流域典型洪水为例,在该程序框架下,从宏观、中观、微观多尺度模拟了典型洪水在现有防洪工况下的调度过程。结果表明:基于3D GIS的多尺度模拟仿真方法不仅能清晰呈现防洪调度的总体概况,还可真实模拟局部区域的防洪调度形势和成效,更加直观动态地反映水库群联合调度全过程。

摘要：建立了梯级水电站中长期联合优化调度模型,并采用逐步优化算法对其进行求解。以金沙江中游梯级水电站群为例,通过计算,得到了合理的联合优化调度方案。与各水库单独运行对比,其多年平均发电量、枯期发电量及水量利用率均有不同程度的提高。该结果表明此方法应用于实际生产中切实有效,也为梯级水电站联合优化调度运行提供了一种可行的途径。