水沙调控模型的建立与优化

黄河上游梯级水库群水沙联合调控的调控对象是黄河上游沙漠宽谷河段，如图2-3所示。针对调控对象开展的水沙调控研究，不仅要考虑维持河道冲淤相对平衡的目标，更要兼顾发电、防洪、防凌、供水等综合利用要求，是一个典型的多目标问题，且各目标之间相互竞争、相互矛盾。鉴于黄河上游水沙联合调控的复杂性，为了能够最大限度地反映黄河上游梯级水库群联合调度系统的真实运行情况，本节考虑了维持河道冲淤相对平衡、水电站发电、防洪防凌、水资源综合利用等多个目标，建立了梯级水库水沙调控的多目标模型及可调水量最大的单目标模型。

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图2-3　黄河上游沙漠宽谷河段位置

由于黄河上游的水沙调控问题是多目标优化问题，涉及发电、减淤、防凌、防洪、供水等多个目标。多目标优化调度问题的解决可从两个方面考虑：一方面，是将多目标转换为单一目标，其余目标作为约束条件考虑，采用优化算法求解模型，以获得不同方案的调度结果。这一类梯级水库群水沙调控模型主要有梯级发电量最大模型、梯级供水量最大模型、冲沙量最大模型等（柴娟等，2012）；另一方面，是将多目标中两个以上的目标作为目标函数，其他目标作为约束条件，通过优化计算以获得不同权重的各方案计算成果。这一类水沙调控模型有发电量和冲沙量最大的水沙联合调度模型、防洪库容和冲沙量最大的水沙调控模型等（肖杨等，2012）。