长距离水沙调控下的梯级水库群多目标调控理论与技术

（1）构建了基于长距离水沙调控的梯级水库群多目标调控理论和技术。以往的水沙调控模型主要以水库库区或水库坝址下游河道为研究对象，异重流排沙，以达到增加水库拦沙库容、增加水库使用寿命、冲刷下游河道的目的。对于黄河水沙调控的研究，绝大多数是针对小浪底水库库区和下游河道一直到入海口的调水调沙研究。对于黄河上游河道，特别是流经风沙区的沙漠宽谷河段水沙调控研究的重视程度和投入研究的力度却远远不足。

本书以黄河上游沙漠宽谷河段为研究对象，以距离研究区域上游较远的龙羊峡、刘家峡梯级水库为调控主体，利用龙羊峡、刘家峡梯级水库的联合调度运行，人工塑造适宜于河道冲淤相对平衡的可控洪峰过程，在兼顾防洪防凌、供水、发电、水沙调控的多调控目标下，研究长距离水沙调控的梯级水库群联合调度问题。本书对黄河水沙调控进行定义，从水沙调控对象、目标、途经、模式等方面，建立和求解单目标、多目标梯级水库群联合调度模型，建立场次洪水输沙量计算模型和标准化堤防的平滩流量和最大安全流量的修正模型，在确保水库运行安全和下游河道堤防安全的前提下，确定了梯级水沙调控运行的运行方式、调控时间、控制流量、合理库容等关键参数，为梯级水库群水沙联合调度奠定了坚实、可靠、完善的理论和技术基础，是本研究的创新点之一。

（2）建立了梯级水库群水沙调控的单-多目标优化调度模型，提出了求解方法。以往以库区或水库下游河道为调控对象的水沙调控模型，主要以输沙量或输沙水量为单一的调控目标，以增加水库拦沙库容、河道冲槽深度、过流流量、入海沙量等作为水沙调控效果的评定指标，调控的主体往往是单一水库，且以短期为调度时段进行水沙调控的研究。

本书以梯级水库群长距离水沙调控为研究特色，考虑了黄河上游梯级水电站群发电、宁蒙河段防洪防凌、全流域供水、沙漠宽谷河段水沙调控等调控目标，建立了长系列、典型年的黄河上游梯级水库群水沙调控的单-多目标优化调度模型，设置了14个长系列水沙调控方案和13个典型年水沙调控方案，采用自迭代模拟优化算法和粒子群算法求解模型，获得了各单目标的最优解和多目标优化的全局均衡解，验证了各模型与优化算法的准确性和可靠性，揭示了跨流域调水、流域水资源需求变化对水沙调控运行的影响，量化了水沙调控各目标，特别是断面输沙量和区间冲淤量，为分析各调控目标之间的转化规律、定量评估水沙调控效果奠定了可靠的技术支撑。(www.xing528.com)

（3）揭示了不同年份水沙调控规律及敏感度。在典型年各调控目标的敏感性分析中，本书选取四维坐标系，以四维坐标系代表各调控目标，箭头方向代表有利于该目标方向，箭头反方向代表不利于该目标方向，确定各目标的矢量方向，选取梯级发电量、梯级蓄能、损失电量、龙刘弃水流量，兰州断面年供水量、月供水流量，断面输沙量或区间冲淤量，刘家峡汛前水位，分别作为发电、供水、水沙调控、防凌防洪等各调控目标的量化参数，对不同典型年各调控目标的完成情况及其相互影响关系进行直观的表述。

通过四维坐标系代表的各调控目标之间的相互关系，阐明了水沙调控的控制流量、供水等变化因素对各调控目标的影响，揭示了各调控目标之间的相互转化规律，以获得多目标优化调度的全局均衡解，为流域管理和水库运行部门提供合理、科学、可行的决策依据。