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《水库防洪调度模糊迭代方法及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、水利学报1999年8月SHUILIXUEBAO第8期X水库防洪调度模糊迭代方法及应用程春田李登峰(大连理工大学土建学院,大连,116024)(海军大连舰艇学院)摘要多目标水库防洪调度目标的权重确定一直是实际防洪调度中的难点,本文提出了根据决策者推荐的多个满意方案,用以同时确定目标的权重和方案隶属度的水库防洪调度的模糊迭代方法.由于决策者的意图隐含在推荐的方案中,排序结果更为合理和客观,同时避免了实际工作中确定权重的困难,与强大人机交互系统为一体,可显著提高决策效率.关键词多目标权重,水库防洪调度,模糊迭代.中图号TV697111引言水库防洪调度是一具有多目标、多属性、
2、多层次、多阶段的复杂决策过程,由于不确定性因素存在又决定了防洪调度决策具有实践性、社会性、时效性、风险性很强的突出特点.从70年代开始,国内外学者就开始探索用线性规划、非线性规划、动态规划、逐次优化方法、大系统递阶分解方法、[1-7]模糊动态规划方法等来求解水库防洪调度决策问题.由于防洪调度固有的复杂性,传统的优化技术应用于实时洪水调度还存在一定困难,因此近二十年以来,非结构化的理论和建模方法得到了普[1,4]遍重视,并有可能成为沟通理论与实践的桥梁.水库防洪调度不同于兴利调度,由于实时调度过程中预报信息需要不断更新,决策往往是对面临时段或与此紧邻的几个时段有效,决策
3、结果需要立即作出,过于精确的优化解实际上是不必需的同样也是不存在的,因此近些年来,研究重点转向了对一些可行方案进行评价,从中找到一个较为满意的[6—8]调度方案.以满意方案作为决策支持的基础,关键点在于确定目标的权重.由于实际防洪调度中因决策者知识经验、偏好不同,权重的确定一直是实际工作中的难点,也是现实问题的客观表现,因而多目标权重一直是研究问题的焦点.传统的动态规划、非线性规划采用“罚函数”构造目标函数,其实质是对系统目标权重隐式处理,其处理方法存在很大的人为性,也不易为使用者掌握.因此,探索新的求解方法显得很有必要.针对水库防洪调度实际特点,本文建立了无偏好结构
4、的有限方案多目标决策模型,以强大人机交互支持为基础,通过模糊迭代方法同时确定目标的权重和满意方案,将决策者的意图隐含在推荐方案中,避免了实际工作中权重确定的困难.2水库防洪调度问题描述多目标多阶段的水库洪水优化调度可用下面多目标问题来描述TMinF(X)=(f1(X),f2(X),⋯,fm(X))fi(X)=fi(X1)áfi(X2)á···áfi(XT)(1)S1TGkt(Xt)E0k=1,2,⋯,K;t=1,2,⋯,T;i=1,2,⋯,m式(1)中:F(X)为目标向量;X为决策向量;fi()为第i个目标函数;m为目标个数;T为X本文于1998年5月12日收到,系国
5、家自然科学基金资助项目.—16—阶段总数;Gkt()为第t阶段第k个约束条件;i为目标序号;t为阶段序号;K为约束条件个数;á为运算符号,可根据实际问题取+、×、∧、∨等.求解上述多目标决策问题,常见的方法如线性规划、动态规划常需要将多目标问题转换成单一目标,以上述方法搜索最优解的过程很少能顾及水库防洪调度的特点,其求得的最优解很难应用到实际决策过程中去.事实上,水库防洪调度不同于兴利调度,受闸门操作规程限制,启闭不能太频繁;受下游航运、农业生产的需要,流量变化不能太大,这就决定了在实时防洪调度中,洪水调度方案的制[6、7]定是有限的.实际洪水调度中,常以泄流设备启闭
6、状态或泄流量作为制定方案的前提,如开1孔3[9]闸门,泄3000m/s;以上述方式拟定洪水调度方案,用水量平衡方程或调洪数值解法逐时段进行洪水调节计算,可求得各方案所涉及到的防洪目标值,据此可用有限方案的多目标决策模型进行求解.3水库防洪调度模糊迭代方法[9]设在洪水调度中,考虑的目标数为m,经过洪水调节计算,拟定的可行方案数为n,n个决策方案组成的方案集A={A1,A2,⋯,An},其决策矩阵可表示为X=(xij)m×n,xij是Aj(j=1,2,⋯,n)的第i个目标值.为了增加目标可比性,需要对目标作归一化,对效益性和成本性目标,分别用公式(2)和(3)rij=(
7、xij-ximin)/(ximax-ximin)(2)rij=(ximax-xij)/(ximax-ximin)(3)nn式(2)和(3)中ximax=∨xij,ximin=∧xij,归一化后转化成相对隶属度矩阵i=1i=1R=(rij)m×n(4)对于有限方案的多目标决策问题,方案优选是一相对概念,据此可定义理想优方案G和理论劣方案BTG=(g1,g2,⋯,gm)(5)TB=(b1,b2,⋯,bm)(6)nn式中gi=∨rij,bi=∧rij,i=1,⋯,nj=1j=1由于目标冲突性,方案G和B一般是不存在,为此方案的优选是选择一个最满意方案Aj使
