水库群调度的多主体互馈决策机制及模型研究

The optimal reservoir optimization of a river basin is the common result of multi-agent interaction decision and multi-objective coordination in this area. Taking the reservoirs operation in the upper reaches of the Yangtze River as the representative, the decision - making mechanism of a multi-agent system is not very clear, which restricts the research and practice of the optimal operation of the river basin. Based on the analysis of the main structure, constituent elements, benefit demands and constraints of agents in a reservoirs system, the relationships between leadership and obedience, competition and cooperation, as well as the mechanism of the single-agent self-decision and multi-agent interaction decision will be revealed on the aspect of the reservoir, enterprise and government. According to the revealed mechanisms, the multi-agent and multi-objective reservoirs optimal operation model will be constructed. Through the example application of the model in the upper reaches of the Yangtze River, the safety thresholds of water supply and power generation in the upper reaches of the Yangtze River will be proposed firstly, as well as the key benefit demands of an agent. Then, the reservoirs operation strategies and compensation strategies will be put forward. Finally, a theoretical framework for further expanding operation strategies of reservoirs, and technical supports for narrowing the difference between model and practice will be also provided.

流域水库群综合优化调度是多主体互馈决策和多目标协调的共同结果。以长江上游水库群调度为代表，多主体系统互馈决策机制不明晰制约了流域水库群优化调度的研究和实践。本研究通过对水库群系统中各主体结构、组成要素、利益诉求以及制约因素分析，重点厘清水库、企业和政府三层面的领导与服从、竞争与协作关系，揭示单主体自决策和多主体互馈决策机制，并构建基于多主体互馈决策机制的水库群优化调度模型。通过模型在长江上游的实例研究，提出长江上游水库、企业、政府主体的利益诉求关键节点以及供水和发电的安全阈值，提炼长江上游水库群调度的调度策略和补偿策略。研究成果为进一步拓展流域水库群综合调度提供理论框架，为缩小调度模型与实际调度的差别提供技术支撑。

本项目针对水库群系统的多主体决策问题开展研究，通过多主体互反馈决策机制的分析以及多主体水库调度模型的构建与数值仿真计算，着力研究流域水库群调度所聚焦的防洪问题、发电效益问题以及对水库群下游的水文情势响应问题。项目研究已发表学术论文4篇；培养硕士研究生2名；参加国内外会议及学术交流7次。.相关成果如下：.①提出了新建或待建水库群水文情势响应评价方法.针对新建和待建水库群运行期水文资料不足的问题，提出了构建水库群调度模型，以及不同的调度工况和调度模式模拟新建和待建水库的运行状态，生成长系列水文及径流数据，进而采用IHA-RVA方法分析水库建设前后水文情势、河道形态等生态环境响应；提出了拉萨河梯级电站开发的阈值为库容系数不大于0.15。.②提出了资水干流多主体电站群联合决策机制与调度方案.针对资水干流柘桃区间梯级电站利益主体众多，利益协调复杂等问题，在长委和省厅的调度框架下保障各主体洪水期的防洪安全，采用多轮调研及座谈协调不同利益主体的发电效益，提出了各梯级电站以响应柘溪水库调度策略的联合决策机制，编制了各梯级电站的防洪调度方案。该方案已通过湖南省水利厅和益阳市水利局的审查，并于2020年汛期在柘桃区间的梯级电站调度中得到实践。.③提出了多主体水库群防洪预泄调度库容分配协同机制.针对水库群预报预泄调度预泄起止时间、预泄深度难以确定的问题，提出了水库协调调度的预泄指数理论及模型；基于预泄指数提出了涟水流域3水库系统防洪库容“能者多劳”的分配机制。.④开发了涟水流域水库群智能调度与决策支持系统.在耦合精细化降雨预报的基础上，综合应用分布式水文模型、水库调度模型开发了一套涟水流域水库群智能调度与决策支持系统。该系统包含精细化降水预报-入库洪水预报-水库群预报预泄调度-洪水灾害评估等全过程的管理与决策支持，对指导涟水流域洪水调度具有重要的实践价值，对规范和完善我省中小流域防洪调度规则与体系具有重要的理论意义。