Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vận hành tối ưu các hệ thống đa hồ chứa với việc xem xét độ trễ trong lộ trình lũ
Tóm tắt
Các hoạt động của hệ thống đa hồ chứa là những vấn đề phi tuyến tính và có chiều kích cao, rất khó để tìm ra giải pháp tối ưu hoặc gần tối ưu do khối lượng tính toán lớn. Nghiên cứu này tập trung vào việc vận hành kiểm soát lũ của hệ thống đa hồ chứa, xem xét độ trễ do quá trình lũ Muskingum trong các kênh sông. Một mô hình tối ưu đã được thiết lập nhằm giảm thiểu đỉnh lũ tại trạm kiểm soát lũ hạ lưu cho các hệ thống đa hồ chứa. Một thuật toán lai, Thuật toán Tối ưu Tiến bộ và Xấp xỉ Liên tiếp (POA-SA), đã được cải tiến để giải quyết mô hình vận hành đa hồ chứa bằng cách điều chỉnh POA. POA-SA sử dụng DPSA để giảm chiều không gian do có nhiều hồ chứa và áp dụng POA cải tiến để giảm chiều thời gian gây ra bởi độ trễ của quá trình lũ Muskingum. Sau đó, lập trình tuyến tính được thực hiện để xác minh giải pháp của phương pháp POA-SA với một xấp xỉ tuyến tính của đường cong công suất xả. Hệ thống đa hồ chứa của sông Xijiang tại Trung Quốc đã được chọn làm nghiên cứu trường hợp. Kết quả cho thấy rằng đỉnh lũ tại trạm Vũ Châu có thể giảm trung bình 6730 m3/s (12,8%) cho các trận lũ có chu kỳ quay trở lại 100 năm, cho thấy phương pháp đề xuất là hiệu quả trong việc vận hành các hệ thống đa hồ chứa và giải quyết các vấn đề độ trễ.
Từ khóa
#vận hành tối ưu #hệ thống đa hồ chứa #kiểm soát lũ #Muskingum #độ trễ #lập trình tuyến tínhTài liệu tham khảo
Afshar MH (2013) Extension of the constrained particle swarm optimization algorithm to optimal operation of multi-reservoirs system. Int J Electr Power Energy Syst 51:71–81
Al-Humoud JM, Esen II (2006) Approximate methods for the estimation of Muskingum flood routing parameters. Water Resour Manag 20(6):979–990
Bai T, Chang J, Chang FJ, Huang Q, Wang Y, Chen G (2015) Synergistic gains from the multi-objective optimal operation of cascade reservoirs in the Upper Yellow River basin. J Hydrol 523:758–767
Barros M, Tsai F, Yang SL, Lopes J, Yeh W (2003) Optimization of large-scale hydropower system operations. J Water Resour Plan Manag ASCE 129(3):178–188
Bungon K (2013) Genetic algorithms for multi-objective optimization: application to a multi-reservoir system in the Chi river basin, Thailand. Water Resour Manag 27(12):4369–4378
Chandramouli V, Raman H (2001) Multireservoir modeling with dynamic programming and neural networks. J Water Resour Plan Manag ASCE 127(2):89–98
Chang F-J, Chen L (1998) Real-coded genetic algorithm for rule-based flood control reservoir management. Water Resour Manag 12(3):185–198
Chang JX, Huang Q, Wang YM (2005) Genetic algorithms for optimal reservoir dispatching. Water Resour Manag 19(4):321–331
Chang JX, Bai T, Huang Q, Yang DW (2013) Optimization of water resources utilization by PSO-GA. Water Resour Manag 27(10):3525–3540
Crawley PD, Dandy GC (1993) Optimal operation of multiple-reservoir system. J Water Resour Plan Manag ASCE 119(1):1–17
Edossa DC, Babel MS (2011) Application of ANN-based streamflow forecasting model for agricultural water management in the Awash River Basin, Ethiopia. Water Resour Manag 25(6):1759–1773
Fayaed SS, EI-Shafie A, Jaafar O (2013) Integrated artificial neural network (ANN) and stochastic dynamic programming (SDP) model for optimal release policy. Water Resour Manag 27(10):3679–3696
Fu X, Li A, Wang H (2014) Allocation of flood control capacity for a multireservoir system located at the Yangtze River Basin. Water Resour Manag 28(13):4823–4834
Gill MA (1978) Flood routing by Muskingum method. J Hydrol 36(3–4):353–363
Guo S, Zhang H, Chen H, Peng D, Liu P, Pang B (2004) A reservoir flood forecasting and control system for China. Hydrol Sci J 49(6):959–972
Guo S, Chen J, Li Y (2011) Joint operation of the multi-reservoir system of the Three Gorges and the Qingjiang cascade reservoirs. Energies 4(12):1036–1050
Hasebe M, Nagayama Y (2002) Reservoir operation using the fuzzy and neural network and fuzzy systems for dam control and operation support. Adv Eng Softw 33(5):245–260
Heidari M, Chow VT, Kokotovic PV, Meredith DD (1971) Discrete differential dynamic programming approach to water resources systems optimization. Water Resour Res 7(2):273–282
Howson HR, Sancho NGF (1975) A new algorithm for the solution of multistate dynamic programming problems. Math Program 8(1):104–116
Khan MH (1993) Muskingum flood routing model for multiple tributaries. Water Resour Res 29(4):1057–1062
Labadie JW (2004) Optimal operation of multi-reservoir systems: state-of-the-art review. J Water Resour Plan Manag ASCE 130(2):93–111
Leila O, Miguel AM, Abbas A (2012) Multi-reservoir operation rules: multi-swarm PSO-based optimization approach. Water Resour Manag 26(2):407–427
Li L, Liu P, Rheinheimer DE, Deng C, Zhou Y (2014) Identifying explicit formulation of operating rules for multi-reservoir systems using genetic programming. Water Resour Manag 28(6):1545–1565
Liu P, Guo S, XiongL LW, Zhang H (2006) Deriving reservoir refill operating rules by using the proposed DPNS model. Water Resour Manag 20(3):337–357
Liu P, Cai X, Guo S (2011a) Deriving multiple near-optimal solutions to deterministic reservoir operation problems. Water Resour Res 47, W08506. doi:10.1029/2011WR010998
Liu P, Guo S, Xu X, Chen J (2011b) Derivation of aggregation-based joint operating rule curves for cascade hydropower reservoirs. Water Resour Manag 25(13):3177–3200
Liu XY, Guo SL, Liu P, Chen L, Li X (2011c) Deriving optimal refill rules for multi-purpose reservoir operation. Water Resour Manag 25(2):431–448
Liu P, Li L, Guo S, Xiong L, Zhang W, Zhang J, Xu C-Y (2015) Optimal design of seasonal flood limited water levels and its application for the Three Gorges Reservoir. J Hydrol 527:1045–1053
Neelakantan TR, Pundarikanthan NV (2000) Neural network-based simulation-optimization model for reservoir operation. J Water Resour Plan Manag ASCE 126(2):57–64
Opan M (2010) Irrigation-energy management using a DPSA-based optimization model in the Ceyhan Basin of Turkey. J Hydrol 385(1–4):353–360
Ostadrahimi L, Marino MA, Afshar A (2012) Multi-reservoir operation rules: multi-swarm PSO-based optimization approach. Water Resour Manag 26(2):407–427
Sahoo B (2013) Field application of the multilinear Muskingum discharge routing method. Water Resour Manag 27(5):1193–1205
Sharif M, Wardlaw R (2000) Multi-reservoir systems optimization using genetic algorithm: case study. J Comput Civ Eng 14(4):255–263
Shim KC, Fontane D, Labadie J (2002) Spatial decision support system for integrated river basin flood control. J Water Resour Plan Manag ASCE 128(3):190–201
Simonovic SP (1987) The implicit stochastic model for reservoir yield optimization. Water Resour Res 23(12):2159–2165
Simonovic SP (1992) Reservoir-system analysis: closing gap between theory and practice. J Water Resour Plan Manag ASCE 118(3):262–280
Sivapragasam C, Sugendran P, Marimuthu M, Seenivasakan S, Vasudevanb G (2008) Fuzzy logic for reservoir operation with reduced rules. Environ Prog 27(1):98–103
Turgeon A (1981) Optimal short-term hydro scheduling from the principle of progressive optimality. Water Resour Res 17(3):481–486
Wang G-T, Yao C, Okoren C, Chen S (2006) 4-Point FDF of Muskingum method based on the complete St Venant equations. J Hydrol 324(1–4):339–349
Wei C-C, Hsu N-S (2008) Multireservoir real-time operations for flood control using balanced water level index method. J Environ Manag 88(4):1624–1639
Wurbs RA (1993) Reservoir-system simulation and optimization models. J Water Resour Plan Manag ASCE 119(4):455–472
Yakowitz S (1982) Dynamic programming application in water resources. Water Resour Res 18(4):673–696
Yeh WWG (1985) Reservoir management and operations models: a state-of-the-art review. Water Resour Res 21(12):1797–1818
Yi J, Labadie JW, Stitt S (2003) Dynamic optimal unit commitment and loading in hydropower systems. J Water Resour Plan Manag ASCE 129(5):388–398
Zhang J, Liu P, Wang H, Lei X, Zhou Y (2015) A Bayesian model averaging method for the derivation of reservoir operating rules. J Hydrol 528:267–285