土耳其kirazdere水庫運行調(diào)度

1、土耳其KIRAZDERE水庫運行調(diào)度Z.Rao摘要摘要Kirazdere水庫是投資8.6億美元為Lzmit地區(qū)和西部土耳其環(huán)海灣地區(qū)供水項目的一個組成部分，水庫由DSI，國家水力委員會規(guī)劃設計。但是，后來的調(diào)查表明：要滿足水庫在高可靠性上達到額定輸出量有一定難度。雖然后來考慮在溢洪道設計水位以上蓄水，通過安裝用于洪水控制的大型弧形門來增加蓄水量，但是，本文主要限于描述最終目標是最大可能的獲得額定輸出量的長期戰(zhàn)略的過渡期，包括在假定溢洪道

2、設計水位決定最大可控制蓄水量的前提下，確定供水限制的時間和水量。1.概述概述最近投資建成的Kirazdere水庫擁有268km2集水區(qū)，是Lzmit地區(qū)和西部土耳其環(huán)海灣地區(qū)的主要供水源，為約一百二十萬人口和正迅速發(fā)展的工業(yè)園提供水資源。Kirazdere水庫是投資額為8.6億美元的BOT工程的一部分，該工程包括一個供水處理廠和長140km，日供水量480000m3的引水管道系統(tǒng)。土壩建造在一個地震多發(fā)區(qū)，壩高108m，寬400m，在溢

3、洪道設計水位情況下，蓄水量約為45700000km3。但是，如果在溢洪道以上安裝四個大型弧形門，可以使最大蓄水量提高到大約60000000km3。八十年代初期，水庫由DSI，國家水力委員會設計，但是由于資金短缺，部分工程沒有完成。在和泰晤士河委員會簽訂協(xié)議以后，將工程轉(zhuǎn)變成為一個BOT（builtoperatetransfer）項目，開始了對水庫的重新評價，包括：即使在最小補償流和最大蓄水量60000000m3的情況下，整個系統(tǒng)也將努力

4、實現(xiàn)在高可靠性上達到年額定輸出量1.42億km3。所以，為了保證供水的可靠性，考慮采用弧形門來蓄水。當然，這一切必須是在保證不增加下游形成壩的筑堤被淹沒的危險性的條件下完成。然后，將這些目標系統(tǒng)化，形成了一個長期控制計劃，即：每年不同月份的最大蓄水量依據(jù)出現(xiàn)洪水的危險性進行調(diào)整。最后，應用最優(yōu)化模型來決定進行供水限制的時間和程度。與其相應的短期控制策略是指具體實施長期控制策略的方法，包括為洪水防治提供策略。這需要一個檢測控制和數(shù)據(jù)采集（

5、SCADA）網(wǎng)絡系統(tǒng)，將水文資料和控制設置傳輸?shù)娇刂浦行?。這里，利用實時降雨量作為預測水庫入流的主要指標，依次輸入最優(yōu)化程序，來確定弧形門的控制設置。采用這種方法，就有可能利用降水和實際入流之間的時間差，從水庫的溢洪道排水，保證水量不超過下游最大流量限制，從而達到更大的蓄水量。為了發(fā)展綜合最優(yōu)控制策略，在它得以實施以前，可以假定最大蓄水量限制為457000000m3，以確定供水限制的時間和水量。這個階段被稱為長期控制策略的過渡期。（目前

6、，從SCADA網(wǎng)絡系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)資料還很不充分，不足以可靠的估測短期預報最近的研究表明：一個三層的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）可以實現(xiàn)對任意函數(shù)的映射，根據(jù)相應的邊界條件，它也能近似任意的連續(xù)非線性多元函數(shù)。在給定條件下，訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡（網(wǎng)絡節(jié)點采用全連接）能夠識別輸入數(shù)值集與輸出數(shù)值集的關系。這樣，我們無需詳盡描述神經(jīng)網(wǎng)絡的結構，它可以通過生物神經(jīng)元網(wǎng)絡模型類比獲得，而生物神經(jīng)元網(wǎng)絡模型可以進行模式識別以及從自身環(huán)境的相互關系中獲取知識。

7、同時，我們根據(jù)問題的性質(zhì)來定義輸入與輸出層的神經(jīng)元的數(shù)目，通過逐次增加隱含層節(jié)點數(shù)目直至獲得一個滿意解，這樣確定一個神經(jīng)網(wǎng)絡的內(nèi)部結構。本文中，神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入為初始蓄水量、水庫入流量和需水量，而網(wǎng)絡的輸出為最優(yōu)供水量。神經(jīng)網(wǎng)絡的神經(jīng)元采用非線性的Sigmoid函數(shù)作為激勵函數(shù)（而最常用的激勵函數(shù)為階梯函數(shù)），通過相應的權重值來反映網(wǎng)絡不同層的相互連接。計算網(wǎng)絡的權重值采用BP算法，它可以不斷調(diào)整權重值，使預測誤差最小化，得到盡可能滿足訓

8、練模式的映射。另外，針對不同特定模式，有不同的最優(yōu)運行策略，采用它們作為訓練模式的樣本，這樣，訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡即為魯棒性的運行規(guī)律，它可以根據(jù)水庫的最初蓄水量、入流量以及需水量等條件確定水庫的最優(yōu)供水量。5通過模擬評估最優(yōu)可運行策略通過模擬評估最優(yōu)可運行策略用能否提高運行性能作為衡量運行策略優(yōu)劣的標準，我們可以比較模擬結果與實際情況的吻合程度，量化某種策略的優(yōu)劣。模型本身是很簡單的計算程序，只需要提供模擬對象的幾何尺寸，包括蓄水量和水庫

9、深度等，就可以進行模擬。盡管以前沒有關于特定模式下水庫是如何運行的記錄，但是一切比較都要盡可能的反映實際情況。例如，在確定“實際”供水量時，目標是再現(xiàn)唯一對水庫現(xiàn)場狀況很了解的操作人員所察覺到的主要情況。這樣，通過比較實際決策和最優(yōu)運行策略二者運行的結果，來量化最優(yōu)運行策略帶來的改進程度。6在在Kirazdere水庫的應用水庫的應用利用布置在Kirazdere河下游的Yuvacik測量站獲得的數(shù)據(jù)作為水庫的入流條件。總體上說，有33年的

10、量測數(shù)據(jù)可以應用，但是因為檢測站建立以后物理條件發(fā)生了很大變化，所以1984年以后的數(shù)據(jù)一直被懷疑。但是，在水庫流動轉(zhuǎn)向渠和互關聯(lián)處安裝了電磁測量儀，Yuvacik的長期水流檢測數(shù)據(jù)得到了校正。基于前文所述的方法，這些年的數(shù)據(jù)被分成33個獨立模式，每一個模式跨度一年，利用動力過程計算得到對應年的最優(yōu)運行策略。為了計算，假定最大可調(diào)控蓄水量由溢洪道設計水位限定（45000000m3），同時假定，142000000m3的年額定輸出量利用分配