大连理工大学林洁获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119515016B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510080276.3,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法是由林洁;丁伟;张弛;周惠成设计研发完成,并于2025-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法在说明书摘要公布了:一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法,属于水库生态调度领域,步骤为:首先,选取研究区域代表水文站,绘制流域水文演进拓扑图;其次,逐级构建流域水文响应模型,模拟湖泊水文情势对上游水库泄流的响应过程;第三,提出生态评估指标,量化湖泊水文‑生态响应;第四,构建河湖系统多目标优化调度模型;第五,优化河湖系统多目标优化调度模型;最后,基于模糊优选方法,推荐符合决策偏好的水库最优调度规则。本发明在保障水库发电、供水等兴利效益的同时,能够最大程度削弱上游水库集中蓄水对下游湖泊的生态不利影响,推荐综合效益最大化的水库调度规则,为河湖系统的绿色发展提供科学的调度依据和决策支持。
本发明授权一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法在权利要求书中公布了:1.一种耦合流域水文响应的河湖系统生态调度方法,其特征在于,所述的河湖系统生态调度方法包括以下步骤: 步骤1,选取研究区域代表水文站,绘制流域水文演进拓扑图; 步骤2,逐级构建流域水文响应模型,模拟湖泊水文情势对上游水库泄流的响应过程; 步骤3,提出生态评估指标,量化湖泊水文-生态响应; 通过流域水文响应模型模拟湖泊水位的动态响应过程,以湖泊的生态需水过程为依据,从生态满足程度和生态缺水程度两方面量化湖泊在不同水位下的生态效益,得到湖泊的水文-生态响应; 步骤4,构建河湖系统多目标优化调度模型; 步骤5,优化河湖系统多目标优化调度模型;所述的多目标优化调度模型的优化和求解遵循“调度过程模拟-调度规则优化”的总体思路; 步骤6,基于模糊优选方法,推荐符合决策偏好的水库最优调度规则; 计算优化调度图相比常规调度的提升能力、计算帕累托解集的调度目标相对隶属度,依据决策偏好计算调度目标权重计算相对优属度,推荐符合决策偏好的最优调度图; 所述的步骤3的具体实现方式如下: 步骤3.1,量化湖泊生态满足程度; 设置湖泊生态满足指标,衡量各时段湖泊内各湖区的水位能否满足生态水位需求;再依据湖区重要性权重,对各湖区的生态满足情况进行加权,得到湖泊的时段生态保证程度;公式如下: 其中,Wt lake表示湖泊在t时段的生态满足程度,为各湖区生态满足情况的加权平均值;表示第i个湖区在t时段的生态满足情况,取值为0或1;当时段内第i个湖区代表站的模拟水位LVi,t不低于生态需求Di,t时,认为湖区满足生态需求,取Wi,t为1,反之取0;表示湖区i的重要性权重,依据专家经验确定,Nzone表示湖泊包含的分区数目,满足和的约束; 步骤3.2,量化湖泊生态缺水程度; 以湖区生态水位与模拟水位比值的平方作为生态缺水程度指标,衡量时段内各湖区的生态缺水程度;若湖区生态不缺水,则指标取值介于0,1]区间;反之,若湖区生态缺水,则指标大于1,且取值越趋近于正无穷,表征时段模拟水位越低,缺水程度越严重;其公式如下: 其中,表示湖泊在t时段的生态缺水程度,为各湖区生态缺水程度的加权平均值;表示第i个湖区在t时段的生态缺水程度,取值范围为0,+∞; 所述的步骤4的具体实现方式如下: 步骤4.1,水库优化调度图及决策变量设置; 基于水库常规调度规则,设置多目标优化调度中的水库优化调度图;所述的水库优化调度图包括三条调度线,分别为降低出力线、保证出力线和加大出力线;三条出力线将调度区间划分为四个出力区,即降低出力区、保证出力区、加大出力区1和加大出力区2;各出力区的出力系数分别为和满足约束基于调度图进行水库发电调度时,各时段出力由时段初水位所在的出力区决定,出力大小等于出力系数与保证出力的乘积; 水库优化调度图包括两类决策变量,分别为确定出力线位置的各调度时段的水位变量,以及确定各时段出力大小的出力系数变量; 步骤4.2,设置目标函数;调度目标包括湖泊生态目标和水库兴利目标;其中,湖泊生态目标为湖泊生态满足程度最大化目标和湖泊生态缺水程度最小化目标,水库兴利目标为无量纲化的水库发电量最大化目标和汛末蓄水量最大化目标; 步骤4.3,设置约束条件;多目标优化调度模型的约束包括:水量平衡约束、库水位约束、水库下泄流量约束、水电站出力约束、变量非负约束; 所述的步骤4.2中,各目标定义及公式如下: 步骤4.2.1,湖泊生态满足程度最大化目标;为实现湖泊生态满足程度的最大化,对步骤3.1中各时段的湖泊生态满足程度进行时段加权;时段重要性权重依据流域生态现状和流域调度需求进行分配;具体而言,对于生态缺水更频繁、程度更严峻、调度需求更关注的关键时段,应赋予更高的权重;而对于现状中能够较好满足生态需求的时段,重要性权重适当降低,甚至可以设置为0;公式如下: 其中,Feco-reliability为各调度时段加权的湖泊生态满足程度,Wt lake和分别为t时段下湖泊总体生态满足程度和第i个湖区的生态满足情况;为时段重要性权重;Nperiod为调度时段数,满足且 为湖区i的重要性权重,Nzone为湖泊的分区数目,满足和 步骤4.2.2,湖泊生态缺水程度最小化目标:对步骤3.2中各时段的泊生态缺水程度指标进行时段加权; 其中,Feco-shortage为各调度时段加权的湖泊生态缺水程度,和分别为t时段下湖泊总体的生态缺水程度和第i个湖区的生态缺水程度; 步骤4.2.3,水库发电量最大化目标:多年平均发电量最大,并基于初期设计或历史资料统计的年均发电量,对目标进行无量纲化; 其中,Fpower为无量纲化的水库多年平均发电量;Noutput为水库的保证出力,△t为调度时段时长,为时段出力系数,依据时段初水位所在的出力区决定,取值为或 为年均发电量,Nyear为调度年份数; 步骤4.2.4,水库汛末蓄水量最大化:水库多年平均的汛末蓄水量最大,用水库蓄水期结束时段的多年平均库容表征; 其中,Fstorage为无量纲化的多年平均汛末蓄水量;Vn为第n年蓄水期结束时段的库容,Vmax为水库的总库容。
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