淺析水庫優化調度的研究進展與展望

李元吉 楊成林

（鄭州大學 水利與環境學院，河南 鄭州 450001）

1 我國水庫優化調度進展

近些年來，隨著理論研究水平不斷提高，水庫優化調度研究變得與實際聯系密切，也更加實用，也可以用來彌補理論研究與實際應用之間的不足。隨著高新技技術的發展，計算機技術的不斷完善，使得水庫優化調度的研究方法變得更加多元化。

我國對水庫優化調度研究相對起步較晚，基本上都是通過建立有效的優化模型來進行解答，其優化的目標函數也主要分為兩個方面，一種目標是在庫群用水量最大或發電量最大時，另一種目標是消耗費用最少時。隨著對水庫優化調度研究的不斷深入，研究目標變得多元，研究對象也在向多元化發展，研究模型變得更加復雜多變。近些年，系統辯識思想也運用到了水庫調度研究中，隨機態規劃與常規調度方法互相有機結合，為水庫調度研究提供了一個新的理論框架。為了發揮水庫的最大經濟效益，包括防洪、發電、灌溉、供水及航運等效益最佳,我國進行了大量的研究與實踐。

我國大約從20世紀60年代開始水庫優化調度的研究。1960年吳滄浦最先提出了每年調節水庫的最優動用動態規劃模型。1963年譚維信、黃守信等通過學習了解動態規劃與Markov過程理論，順利完成了一個長期調節水電站水庫的優化馬爾柯夫過程理論模型，并在獅子灘水電站的優化調度中得到成功嘗試。1979年張勇傳、熊斯毅等在研究拓溪水電站水庫優化調度模型時，采用可變方向探索法，雖然優化調度圖依然用Bellman最優化原理，由于引進了懲罰項從而使調度圖的可靠性提高。同樣是在1979年，在劉家峽水電站水庫優化調度研究時，董子敖等人提出了對國民經濟有最大效益的目標函數。1982年在研究楓樹壩水電站優化調度時，施熙燦、林翔岳等引出了在一定的保證率下的的Markov決策規劃模型。1983年張勇傳、傅昭陽等人在以對策論為研究的基礎上提出了水庫優化調度圖。魯子林等人在同一年運用了增量動態規劃，并結合了短時內洪水預測的模型，在處理富春江水電站的優化調度時獲得了很好的效果。張玉新、馮尚友在80年代末研究了多目標動態規劃的迭代法求解方法，建立了一個多維決策的多目標動態規劃模型。由于模糊里路的不斷發展，在80年代初吳倍益提出應用模糊數學進行水庫群優化調度；張勇傳、邴鳳山等把相關的模糊理論引入水庫優化調度的研究中。陳守煜于1988年把動態規劃和模糊優選有機結合起來提出了優選模糊原理模型，此后又提出了系統層次模糊優選模型，這些理論不斷完善了模糊理論。

20世紀末以來，人們開始不斷尋求水庫優化功能來進行模擬。2000年李會安建立了可以水量隨時自己優化的模型。1995年胡鐵松等對于水庫群優化調度函數的人工神經網絡方法研究了解。2000年暢建霞等人為西安市水庫群建立了神經網絡優化調度模型，并在2001年改進遺傳算法的水電站基礎上再次進行水庫優化調度。2005年邱林等人把混沌優化理論應用到水庫優化調度中，徐剛、馬光文等人也在同一年研究了蟻群優化在水庫優化中的作用，并在在單庫、多庫優化調度中的成功試用。

2 我國水庫優化調度現狀

雖然我國在水庫優化調度方面取得了不少的進展，但由于我國發展起步晚，我國現在在水庫優化調度中仍然存在不足。其主要表現為：

（1）理論方面，有些研究偏重于理論研究，過于追求完美，脫離實際，并不能在實際生產生活中得到應用，另外對于解決多目標決策的問題,一些研究方法片面追求最優解,而忽視了生產中的不確定性以及水庫的復雜情況,往往使得優化結果偏離實際太大,結果無法使決策者滿意。

（2）管理方面，在主觀方面，由于決策者對于水庫的理論知識了解不夠充分深入，并且對計算機技術掌握不精湛，造成優化理論與實際結合不完善，然而對數學模型的抽象結果有很多不滿意的地方,以及對于計算機程序操作缺乏靈活性,導致他們對新調度方案不太接受,從而難以應用到實際中去；在客觀上，水庫的管理部門更加關心水庫的安全與運行問題，從而忽視了水庫各方面的經濟問題，從而使水庫優化調度受到限制。

3 展望我國水庫優化調度未來

隨著我國經濟的發展，為了滿足廣大人民群眾對水的需要以及經濟合理利用水資源，我們就必須解決水庫優化調度中存在的問題。在解決理論方面問題是,需要從全局出發,采用系統的調度理論,不斷完善調度理論，在進行理論研究中要密切結合水庫的實際情況，并且考慮生產中的不確定性，最終要打達到理論與實際的完美結合，并且要保證水庫優化調度方案的簡單，實用可操作性強。另外伴隨著計算機和人工智能技術的不斷深入社會發展中，我們素要合理運用計算機技術，通過高新技術手段來配合我們水庫優化調度的方案。其表現可以有：1.利用計算機的快速運算與超大的儲存能力，準確的計算水庫優化調度中計算問題，并且快速地設計模型提高水庫優化調度過程中各項技術的效率；2.在水庫優化調度過程中還要充分利用計算機與人工智能技術的結合，使在優化調度運行更加科學化，智能化，使得各項方案更加合理化，人性化。此外,全球定位系統、地理信息系統、遙感技術以及虛擬現實技術等高新技術也在社會實踐中不斷得到應用,在以后的水庫調度中也必會有廣闊的應用前景。

從我國開始接觸水庫優化調度到現在，理論研究不斷得到完善，而且與實際慢慢接觸的更加密切，各種實踐方法變得更加有效與科學，計算機等高新技術不斷運用到生產實踐過程中，給我們帶來了更多的方便，也提高了很多的效益。在未來的發展中，伴隨理論的完善與技術的應用，我國的水庫優化調度定會日臻完善，會變得智能化，合理化，人性化。