论文摘要
洮河流域是一个复杂、多目标的水资源系统。研究洮河流域的水资源问题对于解决甘肃中部水荒和生态恶化问题以及对甘肃社会、经济发展都有着重大的意义。本文在分析国内外河流域管理经验的基础上,对洮河流域径流演变规律、洮河流域水资源承载力分析与评价和最优调配等问题进行研究,取得了以下主要成果：（1）在整理洮河长系列水文及相关资料的基础上,对降雨径流特征、径流变化规律进行分析,获得洮河径流在年内和年际变化的规律：应用小波理论、Mann-Kendall方法、五点滑动平均法找出了洮河多年径流变化趋势：通过功率谱估计得到了洮河径流的周期变化；建立灰色拓扑模型和系统自记忆模型,对未来20年的径流变化趋势作出了预测。（2）应用可拓学的理论和方法,建立了基于可拓理论的水资源承载力评价模型：并针对可拓评价方法存在的不足,提出了非对称贴近度原则和粗集理论权重的改进方法,与传统可拓评价方法相比,克服了以往决策者依赖专家经验知识的不足,有效解决最大隶属度原则的失效问题；将模型应用到洮河流域水资源承载力评价中获得了满意的结果。（3）设置了洮河流域水资源最优调配不同情景的11个方案,建立了洮河梯级水库优化调度模型,将动态规划、逐步优化算法、粒子群优化算法等传统与智能算法应用到优化调度模型的求解过程中,通过计算和分析,对各种求解方法进行了比选,提出了不同算法的适用范围。同时,文中还针对粒子群优化算法自身存在的难收敛和局部最优问题,提出了适时变异和惯性因子等改进方法,应用到梯级的发电调度中取得了很好的效果。（4）应用文中建立的模型对不同情景方案进行长系列优化调度演算,得到不同情景方案的优化调度结果,采用集对分析理论,建立评价指标与模型,对方案进行了优选。（5）采用数据挖掘技术中的RBF神经网络方法和决策树算法对洮河梯级水库调度规则进行提取,建立了调度规则函数,并进行了模拟计算、对比分析,实例证明上述两种方法是合理有效的。（6）针对洮河梯级水库群联合调度问题,以本文建立的模型和提出的方法为理论支撑,开发了洮河梯级水库联合优化调度系统,该系统功能齐备,界面友善,为生产管理提供了有力的技术支撑。
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摘要Abstract1 绪论1.1 问题的提出及研究目的意义1.2 国内外研究概况及进展1.2.1 水库调度1.2.2 水资源配置1.3 论文研究的主要内容及技术路线1.3.1 研究的主要内容1.3.2 技术路线2 洮河流域概况及研究的基本资料2.1 流域概况2.1.1 流域自然地理特征2.1.2 水文及降雨测站2.1.3 气象特点2.2 洮河引洮供水工程概况2.3 洮河梯级水电站概况2.4 研究所采用的基本资料2.4.1 水文资料2.4.2 九甸峡水利枢纽入库径流量2.4.3 水库蒸发渗漏损失2.4.4 区间径流资料2.4.5 水库、电站的特征参数2.4.6 上下游需水和引水资料3 洮河流域径流量时空变化规律分析与预测3.1 降水、径流特征3.1.1 降水、径流与海拔的关系3.1.2 降水、径流变化的统计特征3.2 径流的变化规律分析3.2.1 径流的补给来源3.2.2 径流的区域性分布3.2.3 径流的年内分配3.2.4 径流的年际变化3.2.5 径流的代际变化3.2.6 径流的丰枯变化3.3 洮河流域径流变化趋势研究3.3.1 Mann-Kendall趋势检验法（M-K法）3.3.2 洮河流域径流M-K趋势检验3.3.3 五点滑动平均法3.3.4 洮河流域径流五点滑动法趋势分析3.4 洮河流域径流周期分析3.4.1 功率谱估计3.4.2 洮河流域径流周期性分析3.5 洮河径流过程的灰色拓扑预测3.5.1 灰色拓扑预测3.5.2 径流预测成果分析3.6 洮河径流过程的系统自记忆预测3.6.1 水文系统反导微分方程3.6.2 水文系统自记忆预报模型的建立3.6.3 径流预测成果分析3.7 径流变化对洮河水资源开发利用的影响4 洮河下游水资源承载力分析与评价4.1 洮河及其下游社会经济概况4.2 水资源开发利用现状与分析4.2.1 水资源开发利用现状4.2.2 引洮工程与洮河水资源的开发利用的关系4.3 水资源承载力分析4.3.1 水资源承载力的概念4.3.2 水资源承载力的特性4.3.3 水资源承载对象及影响因素分析4.4 水资源承载能力的研究方法4.5 可拓学基础理论4.5.1 可拓学的基本理论4.5.2 可拓学的基本方法4.6 基于可拓理论的水资源承载力评价模型4.6.1 传统可拓评价方法4.6.2 基于非对称贴近度的可拓评价方法的改进4.6.3 基于粗集理论权重确定方法对可拓评价方法的改进4.7 洮河下游水资源承载力计算4.7.1 水资源承载力研究指标体系的建立4.7.2 评价指标值的确定4.7.3 水资源承载力计算5 洮河干流水资源最优调配模型研究5.1 九甸峡水库优化调度模型的建立5.2 洮河梯级水库优化调度模型的建立5.2.1 梯级水电系统特性分析5.2.2 梯级水库间的水力联系5.2.3 洮河梯级水库优化调度模型5.3 洮河河道生态环境需水量复核及调度情景设定5.3.1 河道生态环境需水复核计算5.3.2 洮河水库调度情景设定6 水资源最优调配模型求解及成果分析6.1 水库优化调度的求解方法6.1.1 动态规划法6.1.2 逐步优化算法6.1.3 粒子群优化算法6.1.4 改进粒子群优化算法6.2 不同算法的调度结果及对比分析6.2.1 九甸峡水库优化调度模型计算结果分析6.2.2 梯级电站发电量最大优化调度结果分析6.2.3 梯级水库优化调度结果分析与比较6.2.4 优化算法比选7 洮河干流水资源最优调配方案计算与决策7.1 梯级水库长系列优化调度结果分析7.1.1 情景一长系列优化调度结果7.1.2 情景二长系列优化调度结果7.1.3 长系列优化调度结果分析7.2 基于集对分析的方案优选研究7.2.1 集对分析理论7.2.2 集对分析同一度综合评价方法7.2.3 洮河水调方案优选实例8 基于数据挖掘的水库调度规则的提取研究8.1 概述8.2 数据挖掘算法理论8.2.1 数据挖掘算法简介8.2.2 人工神经网络算法8.2.3 决策树算法8.3 水库调度规则的RBF网络方法8.3.1 RBF网络的原理8.3.2 RBF网络的训练方法8.3.3 RBF网络学习算法设计8.3.4 运用RBF网络方法建立洮河九甸峡水库调度规则函数8.4 基于数据挖掘的水库调度规则提取8.4.1 决策树算法8.4.2 基于决策树算法的九甸峡水库调度规则提取8.5 本章小结9 洮河干流梯级水库联合调度系统软件开发9.1 引言9.2 发电调度软件开发9.2.1 软件开发原则9.2.2 软件体系结构设计9.2.3 系统采用的关键技术9.2.4 系统的主要功能10 结论及建议10.1 结论10.2 主要创新点10.3 建议致谢参考文献攻读博士学位期间发表的论文、参加的科研工作
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