土耳其kirazdere水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度

土耳其KIRAZDERE水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度摘要Kirazdere水庫(kù)是投資8.6億美元為L(zhǎng)zmit地區(qū)和西部土耳其環(huán)海灣地區(qū)供水項(xiàng)目的一個(gè)組成部分，水庫(kù)由DSI，國(guó)家水力委員會(huì)規(guī)劃設(shè)計(jì)。但是，后來(lái)的調(diào)查表明：要滿足水庫(kù)在高可靠性上達(dá)到額定輸出量有一定難度。雖然后來(lái)考慮在溢洪道設(shè)計(jì)水位以上蓄水，通過(guò)安裝用于洪水控制的大型弧形門來(lái)增加蓄水量，但是，本文主要限于描述最終目標(biāo)是最大可能的獲得額定輸出量的長(zhǎng)期戰(zhàn)略的過(guò)渡期，包括在假定溢洪道設(shè)計(jì)水位決定最大可控制蓄水量的前提下，確定供水限制的時(shí)間和水量。

1.概述最近投資建成的Kirazdere水庫(kù)擁有268km2集水區(qū)，是Lzmit地區(qū)和西部土耳其環(huán)海灣地區(qū)的主要供水源，為約一百二十萬(wàn)人口和正迅速發(fā)展的工業(yè)園提供水資源。Kirazdere水庫(kù)是投資額為8.6億美元的BOT工程的一部分，該工程包括一個(gè)供水處理廠和長(zhǎng)140km，日供水量480,000m3的引水管道系統(tǒng)。土壩建造在一個(gè)地震多發(fā)區(qū)，壩高108m，寬400m，在溢洪道設(shè)計(jì)水位情況下，蓄水量約為45,700,000km3。但是，如果在溢洪道以上安裝四個(gè)大型弧形門，可以使最大蓄水量提高到大約60,000,000km3。八十年代初期，水庫(kù)由DSI，國(guó)家水力委員會(huì)設(shè)計(jì)，但是由于資金短缺，部分工程沒(méi)有完成。在和泰晤士河委員會(huì)簽訂協(xié)議以后，將工程轉(zhuǎn)變成為一個(gè)BOT（builtoperatetransfer）項(xiàng)目，開(kāi)始了對(duì)水庫(kù)的重新評(píng)價(jià)，包括：即使在最小補(bǔ)償流和最大蓄水量60,000,000m3的情況下，整個(gè)系統(tǒng)也將努力實(shí)現(xiàn)在高可靠性上達(dá)到年額定輸出量1.42億km3。所以，為了保證供水的可靠性，考慮采用弧形門來(lái)蓄水。當(dāng)然，這一切必須是在保證不增加下游形成壩的筑堤被淹沒(méi)的危險(xiǎn)性的條件下完成。然后，將這些目標(biāo)系統(tǒng)化，形成了一個(gè)長(zhǎng)期控制計(jì)劃，即：每年不同月份的最大蓄水量依據(jù)出現(xiàn)洪水的危險(xiǎn)性進(jìn)行調(diào)整。最后，應(yīng)用最優(yōu)化模型來(lái)決定進(jìn)行供水限制的時(shí)間和程度。與其相應(yīng)的短期控制策略是指具體實(shí)施長(zhǎng)期控制策略的方法，包括為洪水防治提供策略。這需要一個(gè)檢測(cè)控制和數(shù)據(jù)采集（SCADA）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將水文資料和控制設(shè)置傳輸?shù)娇刂浦行?。這里，利用實(shí)時(shí)降雨量作為預(yù)測(cè)水庫(kù)入流的主要指標(biāo)，依次輸入最優(yōu)化程序，來(lái)確定弧形門的控制設(shè)置。采用這種方法，就有可能利用降水和實(shí)際入流之間的時(shí)間差，從水庫(kù)的溢洪道排水，保證水量不超過(guò)下游最大流量限制，從而達(dá)到更大的蓄水量。為了發(fā)展綜合最優(yōu)控制策略，在它得以實(shí)施以前，可以假定最大蓄水量限制為45,7000,000m3，以確定供水限制的時(shí)間和水量。這個(gè)階段被稱為長(zhǎng)期控制策略的過(guò)渡期。（目前，從SCADA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)資料還很不充分，不足以可靠的估測(cè)短期預(yù)報(bào)程序中所需要的水文參數(shù)。）本文主要介紹系統(tǒng)化長(zhǎng)期控制策略過(guò)渡期過(guò)程中所采納的方法。2.優(yōu)化模型為了盡可能的達(dá)到額定輸出值，最優(yōu)化程序的目標(biāo)是使實(shí)際供水量和需水量的差額的平方值最小。表達(dá)式如下：Min (1)其中：T－總時(shí)間長(zhǎng)度；Rt－在t時(shí)間范圍內(nèi)的實(shí)際需水釋放量；Dt－在t時(shí)間范圍內(nèi)的需水量。約束條件：St+1=St+Qt–Rt–Et (2)Rmin≤Rt≤Rmax (3)Smin≤St≤Smax (4)S0=ST (5)其中：St－時(shí)間范圍t內(nèi)水庫(kù)最初的蓄水量；St+1－時(shí)間范圍t內(nèi)水庫(kù)最終的水庫(kù)蓄水量；Qt－時(shí)間范圍t內(nèi)水庫(kù)的入流量；Et－時(shí)間范圍t內(nèi)凈蒸發(fā)量；Smax－最大可調(diào)控蓄水量；Smin－最小可調(diào)控蓄水量或死區(qū)；為了應(yīng)用動(dòng)態(tài)過(guò)程程序，將水庫(kù)蓄水量設(shè)定為狀態(tài)變量，供水量設(shè)定為決策變量，階段的變化由時(shí)間來(lái)代表。因此，回歸關(guān)系式可以表示為： (6)其中：－目前階段t到可調(diào)控極限范圍內(nèi)總供水不足額的最小值；n－從目前階段到可調(diào)控極限范圍內(nèi)剩余的時(shí)間步長(zhǎng)數(shù)；通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程程序求解方程（1）到（5）獲得最優(yōu)運(yùn)行策略。3．通過(guò)特定模式確定最優(yōu)運(yùn)行策略通過(guò)求解確定性動(dòng)力模型獲得的最優(yōu)運(yùn)行策略取決于具體的入流條件，所以基于某一年的具體條件而得到的策略的應(yīng)用范圍是有限制的。實(shí)際應(yīng)用中，解決入流不確定性的常用方法是將可調(diào)控問(wèn)題系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一階馬爾可夫鏈。這樣，在初始條件下，可以轉(zhuǎn)化為特定模式分析的方法。在特定模式分析的方法中，入流的不確定性通過(guò)一系列特定模式分類，每一年的入流量被認(rèn)為是一個(gè)特定的模式。確定性的優(yōu)化過(guò)程通過(guò)很多特定的模式來(lái)完成，生成不同優(yōu)化解的集合，每一個(gè)優(yōu)化解代表與特定模式相匹配的優(yōu)化策略?；谶@些優(yōu)化的運(yùn)行策略的例子，通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)獲得良好的運(yùn)行規(guī)律。4．采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)派生的運(yùn)行規(guī)律最近的研究表明：一個(gè)三層的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意函數(shù)的映射，根據(jù)相應(yīng)的邊界條件，它也能近似任意的連續(xù)非線性多元函數(shù)。在給定條件下，訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用全連接）能夠識(shí)別輸入數(shù)值集與輸出數(shù)值集的關(guān)系。這樣，我們無(wú)需詳盡描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，它可以通過(guò)生物神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型類比獲得，而生物神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型可以進(jìn)行模式識(shí)別以及從自身環(huán)境的相互關(guān)系中獲取知識(shí)。同時(shí)，我們根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)來(lái)定義輸入與輸出層的神經(jīng)元的數(shù)目，通過(guò)逐次增加隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目直至獲得一個(gè)滿意解，這樣確定一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本文中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入為初始蓄水量、水庫(kù)入流量和需水量，而網(wǎng)絡(luò)的輸出為最優(yōu)供水量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元采用非線性的Sigmoid函數(shù)作為激勵(lì)函數(shù)（而最常用的激勵(lì)函數(shù)為階梯函數(shù)），通過(guò)相應(yīng)的權(quán)重值來(lái)反映網(wǎng)絡(luò)不同層的相互連接。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重值采用BP算法，它可以不斷調(diào)整權(quán)重值，使預(yù)測(cè)誤差最小化，得到盡可能滿足訓(xùn)練模式的映射。另外，針對(duì)不同特定模式，有不同的最優(yōu)運(yùn)行策略，采用它們作為訓(xùn)練模式的樣本，這樣，訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即為魯棒性的運(yùn)行規(guī)律，它可以根據(jù)水庫(kù)的最初蓄水量、入流量以及需水量等條件確定水庫(kù)的最優(yōu)供水量。5．通過(guò)模擬評(píng)估最優(yōu)可運(yùn)行策略用能否提高運(yùn)行性能作為衡量運(yùn)行策略優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，我們可以比較模擬結(jié)果與實(shí)際情況的吻合程度，量化某種策略的優(yōu)劣。模型本身是很簡(jiǎn)單的計(jì)算程序，只需要提供模擬對(duì)象的幾何尺寸，包括蓄水量和水庫(kù)深度等，就可以進(jìn)行模擬。盡管以前沒(méi)有關(guān)于特定模式下水庫(kù)是如何運(yùn)行的記錄，但是一切比較都要盡可能的反映實(shí)際情況。例如，在確定“實(shí)際”供水量時(shí)，目標(biāo)是再現(xiàn)唯一對(duì)水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)狀況很了解的操作人員所察覺(jué)到的主要情況。這樣，通過(guò)比較實(shí)際決策和最優(yōu)運(yùn)行策略二者運(yùn)行的結(jié)果，來(lái)量化最優(yōu)運(yùn)行策略帶來(lái)的改進(jìn)程度。6．在Kirazdere水庫(kù)的應(yīng)用利用布置在Kirazdere河下游的Yuvacik測(cè)量站獲得的數(shù)據(jù)作為水庫(kù)的入流條件?？傮w上說(shuō)，有33年的量測(cè)數(shù)據(jù)可以應(yīng)用，但是因?yàn)闄z測(cè)站建立以后物理?xiàng)l件發(fā)生了很大變化，所以1984年以后的數(shù)據(jù)一直被懷疑。但是，在水庫(kù)流動(dòng)轉(zhuǎn)向渠和互關(guān)聯(lián)處安裝了電磁測(cè)量?jī)x，Yuvacik的長(zhǎng)期水流檢測(cè)數(shù)據(jù)得到了校正?；谇拔乃龅姆椒?，這些年的數(shù)據(jù)被分成33個(gè)獨(dú)立模式，每一個(gè)模式跨度一年，利用動(dòng)力過(guò)程計(jì)算得到對(duì)應(yīng)年的最優(yōu)運(yùn)行策略。為了計(jì)算，假定最大可調(diào)控蓄水量由溢洪道設(shè)計(jì)水位限定（45,000,000m3），同時(shí)假定，142,000,000m3的年額定輸出量利用分配調(diào)整系數(shù)（變化范圍0.85-1.11）在十二個(gè)月中進(jìn)行分配。為了確定最優(yōu)的運(yùn)行規(guī)律，我們采用各種不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)：調(diào)整策略按月份比按年份考慮，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得了更好的性能。因此，我們根據(jù)不同月份的運(yùn)行規(guī)律采用了12個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)代表一年中相應(yīng)的月份。同時(shí)，我們采用不同的隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：采用2-4-1結(jié)構(gòu)能夠普遍代表12個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入包括月初蓄水位和水庫(kù)月入流量，輸出為供水量，根據(jù)33年的入流數(shù)據(jù)對(duì)12個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練與測(cè)試，來(lái)獲得最優(yōu)運(yùn)行策略，然后把訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)行規(guī)律來(lái)確定相應(yīng)月份的供水量。

7．結(jié)論本文研究了Kirazdere水庫(kù)長(zhǎng)期運(yùn)行策略的過(guò)渡期發(fā)展，它的最終目標(biāo)是盡可能實(shí)現(xiàn)額定輸出量。方法包括應(yīng)用動(dòng)力過(guò)程確定每年的最優(yōu)策略，接著應(yīng)用12個(gè)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（每個(gè)月份一個(gè)）利用運(yùn)行規(guī)律來(lái)獲取知識(shí)庫(kù)。然后，通過(guò)模擬來(lái)量化和單獨(dú)應(yīng)用工程判斷相比較本方法的好處。結(jié)果表明，本研究所取得的優(yōu)化操作規(guī)則比以前應(yīng)用在水庫(kù)可靠性評(píng)估的方法要好的多。總體上，模擬結(jié)果表明，和以前的研究結(jié)果相比較，平均年供水量可以增加2.34％，最小年供水量可以增加6.94％。而且，本研究獲得的運(yùn)行規(guī)律更健全和完備。盡管本方法有一定的局限性，但是和傳統(tǒng)確定性方法相比它有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在大多數(shù)情況下它都可以獲得接近最優(yōu)的結(jié)果，即使是在最壞的情況下至少也可以獲得相當(dāng)安全的結(jié)果。值得一提的是，運(yùn)行策略和相關(guān)運(yùn)行規(guī)律都是在提供的33年流動(dòng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上得到的，因此在很大程度上依賴于所提供的數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)。但是，就過(guò)渡期策略而言，它僅僅是在完善基于隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型的長(zhǎng)期策略期間應(yīng)用，因此已經(jīng)足夠。但是，在長(zhǎng)期策略進(jìn)入實(shí)施以前，因?yàn)樵谝绾榈涝O(shè)計(jì)水位以上蓄水將大大增加下游發(fā)生洪水的可能性，所以作為補(bǔ)充的短期運(yùn)行策略顯得很重要。當(dāng)有足夠的SCADA數(shù)據(jù)來(lái)估算實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型中的水文參數(shù)的時(shí)候，短期和長(zhǎng)期運(yùn)行策略便可以投入實(shí)施。同時(shí)，既然實(shí)際需水量比額定輸出量小，目前看來(lái)，在溢洪道設(shè)計(jì)水位以上蓄水并沒(méi)有從長(zhǎng)久來(lái)看那么迫切。

論大學(xué)生寫作能力寫作能力是對(duì)自己所積累的信息進(jìn)行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書(shū)面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實(shí)，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開(kāi)奇葩。沒(méi)有積累，胸?zé)o點(diǎn)墨，怎么也不會(huì)寫出作文來(lái)的。寫作能力是每個(gè)大學(xué)生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學(xué)生的寫作能力較為欠缺。一、大學(xué)生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學(xué)生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“大學(xué)畢業(yè)生不一定能寫小說(shuō)詩(shī)歌，但是一定要寫工作和生活中實(shí)用的文章，而且非寫得既通順又扎實(shí)不可?！睂?duì)于大學(xué)生的寫作能力應(yīng)包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認(rèn)為：大學(xué)生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學(xué)寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，是要寫畢業(yè)論文的，我認(rèn)為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學(xué)生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來(lái)的。本科畢業(yè)論文無(wú)論是對(duì)于學(xué)生個(gè)人還是對(duì)于院系和學(xué)校來(lái)說(shuō)，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個(gè)重要課題。如何提高大學(xué)生的寫作能力的問(wèn)題必須得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，并且提出對(duì)策去實(shí)施解決。二、造成大學(xué)生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學(xué)寫作課開(kāi)設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國(guó)多數(shù)高校的學(xué)科設(shè)置來(lái)看，除了中文專業(yè)會(huì)系統(tǒng)開(kāi)設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學(xué)生都只開(kāi)設(shè)了普及性的《大學(xué)語(yǔ)文》課。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學(xué)語(yǔ)文教師，可大學(xué)語(yǔ)文教師既要在有限課時(shí)時(shí)間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識(shí)，又要適度提高學(xué)生的鑒賞能力，且要教會(huì)學(xué)生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實(shí)難完成。（二）對(duì)實(shí)用寫作的普遍性不重視。“大學(xué)語(yǔ)文”教育已經(jīng)被嚴(yán)重地“邊緣化”。目前對(duì)中國(guó)語(yǔ)文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學(xué)英語(yǔ)的大好勢(shì)頭。中小學(xué)如此，大學(xué)更是如此。對(duì)我們的母語(yǔ)中國(guó)語(yǔ)文，在大學(xué)反而被漠視，沒(méi)有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練。這其實(shí)是國(guó)人的一種偏見(jiàn)。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個(gè)人學(xué)問(wèn)很大，會(huì)寫小說(shuō)、詩(shī)歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點(diǎn)和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學(xué)生對(duì)寫作的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練都只是集中在《大學(xué)語(yǔ)文》這一門課上，大部分學(xué)生只愿意被動(dòng)地接受大學(xué)語(yǔ)文老師所講授的文學(xué)經(jīng)典故事，而對(duì)于需要學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢(shì)必不能讓大學(xué)生的寫作水平有所提高。（四）教師的實(shí)踐性教學(xué)不強(qiáng)。學(xué)生寫作能力的提高是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學(xué)中有不少教師過(guò)多注重理論知識(shí)，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實(shí)踐卻幾乎沒(méi)有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強(qiáng)的實(shí)踐操作，學(xué)習(xí)理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學(xué)生的寫作水平著實(shí)令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對(duì)大學(xué)生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學(xué)生應(yīng)用寫作能力的對(duì)策（一）把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學(xué)生的必修課。在中國(guó)的每一所大學(xué)，《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學(xué)生的必修課。因?yàn)樵谶@個(gè)被某些人形容為實(shí)用主義、功利主義甚囂塵上的時(shí)代，也是個(gè)人生存競(jìng)爭(zhēng)最激烈的時(shí)代，人們比任何時(shí)代都更需要學(xué)會(huì)寫作實(shí)用性的文章，比如職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的求職信，生活中的財(cái)經(jīng)文書(shū)、法律文書(shū)等，以提高個(gè)人的生存競(jìng)爭(zhēng)能力。（二）端正大學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先，要讓大學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到實(shí)用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個(gè)方面，諸如就職，求愛(ài)，理財(cái)，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識(shí)，也是他必備的一項(xiàng)生存技能。其次，實(shí)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。它不是你想怎樣寫都行的，它有嚴(yán)格的格式性的要求，所以需要系統(tǒng)的研究學(xué)習(xí)。最后，實(shí)用寫作課的實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以學(xué)生們不能只學(xué)不練，并且要克服手懶的壞習(xí)慣，勤學(xué)勤練，為今后的工作生活打好基礎(chǔ)。（三）注重實(shí)踐課的訓(xùn)練。要提高大學(xué)生的實(shí)用寫作能力，那么實(shí)踐寫作環(huán)節(jié)是必不可少的。要想使學(xué)員真正具備實(shí)用寫作能力，必須重視實(shí)用寫作訓(xùn)練，力求使理論講授與寫作訓(xùn)練互相緊扣進(jìn)行。教師在授課過(guò)程中