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第一篇 绪论3

第1章 流域和水系3

1.1 流域3

1.1.1 流域特征3

1.1.2 流域水文分区6

1.2 水系7

1.2.1 水系特征8

1.2.2 河流分级11

第2章 流域梯级水电站群类型和特点12

2.1 国内外水电发展概述12

2.2 梯级水电站群的结构类型14

2.3 梯级水电站（群）的特点14

2.3.1 梯级水电系统的特性分析15

2.3.2 梯级水电站间的联系16

2.3.3 梯级水电站（群）调度的优化准则及发展趋势18

第3章 流域梯级水库水文预测方法研究进展21

3.1 概述21

3.1.1 径流预测的概念及分类21

3.1.2 径流预测的作用21

3.2 中长期径流预测方法研究进展21

3.2.1 传统中长期水文预测方法21

3.2.2 现代中长期水文预测方法23

3.3 短期径流预测方法研究进展27

3.3.1 水文模型的概念及分类27

3.3.2 国外短期径流预测方法的研究进展28

3.3.3 国内短期径流预测方法的研究进展30

第4章 流域梯级优化调度方法研究进展34

4.1 流域梯级水电站常规调度概述与研究进展34

4.1.1 流域梯级常规调度的概述34

4.1.2 流域梯级水电站调度图的研究进展35

4.1.3 流域梯级水电站常规调度函数的研究进展37

4.2 水库优化调度方法的分类38

4.3 水电站优化调度研究进展及现状39

4.3.1 国外研究进展及现状39

4.3.2 国内研究进展及现状44

4.4 总结与展望45

第5章 流域梯级水电站联合优化调度系统研究进展47

5.1 国外梯级水库优化调度系统现状47

5.1.1 佐治亚理工水电站水库调度与发电决策支持软件系统47

5.1.2 美国田纳西流域机构（TVA）的水资源优化调度系统48

5.1.3 加拿大大不列颠哥伦比亚水电公司的短期优化调度系统49

5.1.4 国外其他国家的优化调度系统49

5.2 国内梯级水库优化调度系统现状50

第6章 流域梯级水电站联合优化运行模式53

6.1 梯级水电站经济运行53

6.1.1 中长期运行方式55

6.1.2 短期运行方式56

6.1.3 厂内运行方式56

6.2 梯级水电站补偿效益分析57

6.2.1 梯级水电站补偿调节概念57

6.2.2 梯级水电站调度补偿调节计算58

第二篇 流域梯级水库径流预测63

第7章 中长期水文预测方法63

7.1 中长期预测方法63

7.2 预测因子挑选及统计计算方法63

7.2.1 预测因子挑选64

7.2.2 预测因子统计计算方法64

7.3 回归分析预测技术66

7.3.1 多元门限回归的基本原理及数学模型66

7.3.2 多元门限回归的建模步骤及预测方法66

7.4 时间序列预测技术68

7.4.1 最近邻抽样回归的基本原理及数学模型68

7.4.2 最近邻抽样回归的建模步骤及预测方法69

7.5 人工神经网络预测技术69

7.5.1 BP网络的基本原理及数学模型70

7.5.2 BP网络的建模步骤及预测方法70

7.5.3 应用实例71

7.6 投影寻踪预测技术72

7.6.1 投影寻踪的基本原理及数学模型72

7.6.2 投影方向优化和岭函数拟合73

7.6.3 投影寻踪回归模型的建模步骤及预测方法74

7.6.4 应用实例74

7.7 小波分析技术75

7.7.1 小波分析的基本原理及数学模型76

7.7.2 小波分析的建模步骤及预测方法77

7.8 组合预测模型77

7.8.1 灰色-周期外延组合模型77

7.8.2 ANN-SVM组合预测模型78

第8章 短期水文预报方法79

8.1 统计相关法79

8.1.1 降雨径流相关图法79

8.1.2 河段洪水预报方法80

8.2 河道洪水演算81

8.2.1 圣维南方程组81

8.2.2 马斯京根法82

8.2.3 特征河长法83

8.3 新安江模型83

8.3.1 蓄满产流机制84

8.3.2 三水源新安江模型84

8.3.3 三水源新安江模型参数一览88

8.3.4 三水源新安江模型实例应用89

8.4 水箱模型93

8.4.1 水箱模型的模拟机制93

8.4.2 串联水箱模型94

8.4.3 水箱模型的应用实例96

8.4.4 水箱模型的设置99

8.5 萨克拉门托模型100

8.5.1 土壤蓄水量模型块100

8.5.2 流域蒸散发模型块102

8.5.3 汇流模型块102

8.5.4 SAC模型的计算流程102

8.6 SHE模型103

8.6.1 树冠截留和蒸散发104

8.6.2 融雪105

8.6.3 非饱和带水流105

8.6.4 饱和带水流105

8.6.5 坡面漫流及河道汇流106

第9章 流域水文预报方案107

9.1 流域河系预报体系107

9.1.1 预报对象107

9.1.2 技术路线及预报方法108

9.1.3 预报河段划分109

9.1.4 河系预报体系110

9.2 流域河系预报作业模式110

9.3 流域河系中长期预报作业流程111

9.4 流域河系短期预报作业流程113

9.4.1 方案编制和方案管理113

9.4.2 预测模型参数率定114

9.4.3 作业预报116

第三篇 流域梯级水电站运行调度121

第10章 流域梯级水电站常规调度121

10.1 水库常规调度理论121

10.1.1 水库常规调度的原理121

10.1.2 水库常规调度图所反映的调度规则121

10.1.3 水库调度函数所反映的调度规则122

10.2 流域梯级水电站常规调度图的拟定及检验123

10.2.1 常规调度图绘制123

10.2.2 改进常规调度图的制作方法126

10.2.3 常规调度图的优化模型与算法130

10.2.4 梯级水库常规调度图的绘制思路135

10.2.5 流域梯级水库改进常规调度图的编制实例136

10.2.6 梯级水库常规调度图的检验140

10.3 流域梯级水电站常规调度函数拟合的方法和步骤141

10.3.1 梯级水库调度函数拟定关注的内容141

10.3.2 梯级水库调度函数优化的编制步骤143

第11章 流域梯级水电站中长期优化调度145

11.1 流域梯级水电站中长期优化调度数学模型145

11.1.1 优化准则与目标函数145

11.1.2 约束条件146

11.1.3 模型的输入与输出147

11.1.4 各类目标函数的侧重点147

11.2 流域梯级水库中长期优化调度方法148

11.2.1 动态规划法求解原理方法148

11.2.2 增量动态规划（IDP）法151

11.2.3 离散微分动态规划（DDDP）法153

11.2.4 动态规划逐次渐进（DPSA）法155

11.2.5 大系统分解协调法156

11.2.6 蚁群算法160

11.3 流域梯级水电站中长期优化调度决策方法和流程170

11.3.1 预报调度滚动决策方法170

11.3.2 决策流程170

第12章 流域梯级水电站短期优化调度172

12.1 流域梯级水电站短期优化调度数学模型172

12.1.1 优化准则与目标函数172

12.1.2 模型的输入与输出174

12.1.3 各类目标函数的侧重点175

12.2 流域梯级水库短期优化调度方法175

12.2.1 遗传算法175

12.2.2 粒子群算法178

12.2.3 人工神经网络算法180

12.2.4 模拟退火算法181

12.2.5 禁忌搜索算法183

12.2.6 差分进化算法186

12.2.7 逐步优化（POA）法188

12.2.8 逐次优化梯级厂间负荷分配算法197

12.3 流域梯级短期联合优化调度整体框架198

12.3.1 梯级短期优化调度模型199

12.3.2 求解算法模型200

12.3.3 实例计算200

12.4 梯级负荷分配模型及最优运行策略203

12.4.1 梯级厂内负荷分配模型及求解方法203

12.4.2 梯级厂内负荷分配最优运行方案204

12.4.3 梯级厂内负荷分配最优运行实例计算206

12.5 流域梯级水电站短期优化调度决策流程208

12.5.1 流程208

12.5.2 水库调度决策前沿问题研究211

第13章 流域梯级水电站厂内经济运行214

13.1 流域梯级水电站厂内经济运行概述214

13.2 流域梯级水电站厂内经济运行数学模型214

13.2.1 总耗水量最小模型（以电定水）214

13.2.2 总出力最大模型（以水定电）215

13.3 流域梯级水电站厂内经济运行优化方法216

13.3.1 负荷分配传统方法216

13.3.2 负荷分配智能算法217

第四篇 流域梯级水电站自动化系统221

第14章 流域水情自动测报系统221

14.1 流域水情自动测报系统建设目标和内容221

14.1.1 建设内容221

14.1.2 系统间通信222

14.1.3 建设原则222

14.2 水情自动测报系统总体结构222

14.2.1 系统总体网络结构222

14.2.2 遥测站网布设222

14.3 水情信息采集和传输系统224

14.3.1 遥测站系统功能224

14.3.2 设备选型及主要技术指标224

14.3.3 水情信息传输229

14.3.4 遥测系统工作体制231

14.3.5 遥测系统工作流程232

14.4 中心站建设233

14.4.1 中心站功能233

14.4.2 信息采集和处理子系统233

14.4.3 数据库管理子系统234

14.4.4 信息查询子系统235

14.4.5 洪水预报子系统236

14.4.6 Web浏览服务子系统236

14.4.7 中心站网络设计236

14.5 遥测站土建工程237

14.5.1 水雨情测验设施建设标准237

14.5.2 遥测站土建238

第15章 流域梯级水电站优化调度决策支持系统240

15.1 流域梯级水电站调度决策支持系统概述240

15.1.1 数据采集、查询功能模块240

15.1.2 梯级优化调度辅助决策240

15.1.3 对于预调度的决策实施过程241

15.1.4 基于梯级厂间负荷分配的优化决策实施过程241

15.1.5 方案决策支持分析241

15.2 系统总体结构和特点242

15.2.1 系统构架设计原则242

15.2.2 系统总体结构242

15.2.3 系统接口243

15.2.4 系统特点244

15.3 系统技术要求和技术标准246

15.3.1 系统技术要求246

15.3.2 遵循的标准246

15.3.3 性能指标247

15.3.4 系统备份和恢复247

15.4 系统调度决策时序和流程247

15.5 系统采用的关键技术253

15.5.1 Rich Internet Applications（RIA）253

15.5.2 云计算254

15.5.3 工作流技术254

15.5.4 统一数据库访问接口255

15.6 系统的架构方法255

15.7 系统的功能257

15.7.1 系统管理平台258

15.7.2 调度信息管理平台259

15.7.3 径流情势分析与预测平台260

15.7.4 梯级水电站优化调度平台261

15.7.5 梯级水电站优化调度方案决策评估平台263

参考文献265