土耳其kirazdere水庫運行調(diào)度

土耳其KIRAZDERE水庫運行調(diào)度摘要Kirazdere水庫是投資8.6億美元為Lzmit地區(qū)和西部土耳其環(huán)海灣地區(qū)供水項目的一個組成部分，水庫由DSI，國家水力委員會規(guī)劃設(shè)計。但是，后來的調(diào)查表明：要滿足水庫在高可靠性上達到額定輸出量有一定難度。雖然后來考慮在溢洪道設(shè)計水位以上蓄水，通過安裝用于洪水控制的大型弧形門來增加蓄水量，但是，本文主要限于描述最終目標是最大可能的獲得額定輸出量的長期戰(zhàn)略的過渡期，包括在假定溢洪道設(shè)計水位決定最大可控制蓄水量的前提下，確定供水限制的時間和水量。

1.概述最近投資建成的Kirazdere水庫擁有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，為約一百二十萬人口和正迅速發(fā)展的工業(yè)園提供水資源。Kirazdere水庫是投資額為8.6億美元的BOT工程的一部分，該工程包括一個供水處理廠和長140km，日供水量480,000m3的引水管道系統(tǒng)。土壩建造在一個地震多發(fā)區(qū)，壩高108m，寬400m，在溢洪道設(shè)計水位情況下，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，水庫由DSI，國家水力委員會設(shè)計，但是由于資金短缺，部分工程沒有完成。在和泰晤士河委員會簽訂協(xié)議以后，將工程轉(zhuǎn)變成為一個BOT（builtoperatetransfer）項目，開始了對水庫的重新評價，包括：即使在最小補償流和最大蓄水量60,000,000m3的情況下，整個系統(tǒng)也將努力實現(xiàn)在高可靠性上達到年額定輸出量1.42億km3。所以，為了保證供水的可靠性，考慮采用弧形門來蓄水。當然，這一切必須是在保證不增加下游形成壩的筑堤被淹沒的危險性的條件下完成。然后，將這些目標系統(tǒng)化，形成了一個長期控制計劃，即：每年不同月份的最大蓄水量依據(jù)出現(xiàn)洪水的危險性進行調(diào)整。最后，應(yīng)用最優(yōu)化模型來決定進行供水限制的時間和程度。與其相應(yīng)的短期控制策略是指具體實施長期控制策略的方法，包括為洪水防治提供策略。這需要一個檢測控制和數(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，利用實時降雨量作為預(yù)測水庫入流的主要指標，依次輸入最優(yōu)化程序，來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際入流之間的時間差，從水庫的溢洪道排水，保證水量不超過下游最大流量限制，從而達到更大的蓄水量。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間和水量。這個階段被稱為長期控制策略的過渡期。（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，不足以可靠的估測短期預(yù)報程序中所需要的水文參數(shù)。）本文主要介紹系統(tǒng)化長期控制策略過渡期過程中所采納的方法。2.優(yōu)化模型為了盡可能的達到額定輸出值，最優(yōu)化程序的目標是使實際供水量和需水量的差額的平方值最小。表達式如下：Min (1)其中：T－總時間長度；Rt－在t時間范圍內(nèi)的實際需水釋放量；Dt－在t時間范圍內(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－時間范圍t內(nèi)水庫最初的蓄水量；St+1－時間范圍t內(nèi)水庫最終的水庫蓄水量；Qt－時間范圍t內(nèi)水庫的入流量；Et－時間范圍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)用動態(tài)過程程序，將水庫蓄水量設(shè)定為狀態(tài)變量，供水量設(shè)定為決策變量，階段的變化由時間來代表。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)剩余的時間步長數(shù)；通過動態(tài)過程程序求解方程（1）到（5）獲得最優(yōu)運行策略。3．通過特定模式確定最優(yōu)運行策略通過求解確定性動力模型獲得的最優(yōu)運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一系列特定模式分類，每一年的入流量被認為是一個特定的模式。確定性的優(yōu)化過程通過很多特定的模式來完成，生成不同優(yōu)化解的集合，每一個優(yōu)化解代表與特定模式相匹配的優(yōu)化策略?；谶@些優(yōu)化的運行策略的例子，通過模式識別技術(shù)獲得良好的運行規(guī)律。4．采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)派生的運行規(guī)律最近的研究表明：一個三層的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）可以實現(xiàn)對任意函數(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)點采用全連接）能夠識別輸入數(shù)值集與輸出數(shù)值集的關(guān)系。這樣，我們無需詳盡描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，它可以通過生物神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型類比獲得，而生物神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型可以進行模式識別以及從自身環(huán)境的相互關(guān)系中獲取知識。同時，我們根據(jù)問題的性質(zhì)來定義輸入與輸出層的神經(jīng)元的數(shù)目，通過逐次增加隱含層節(jié)點數(shù)目直至獲得一個滿意解，這樣確定一個神經(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)作為激勵函數(shù)（而最常用的激勵函數(shù)為階梯函數(shù)），通過相應(yīng)的權(quán)重值來反映網(wǎng)絡(luò)不同層的相互連接。計算網(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)測誤差最小化，得到盡可能滿足訓(xùn)練模式的映射。另外，針對不同特定模式，有不同的最優(yōu)運行策略，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)即為魯棒性的運行規(guī)律，它可以根據(jù)水庫的最初蓄水量、入流量以及需水量等條件確定水庫的最優(yōu)供水量。5．通過模擬評估最優(yōu)可運行策略用能否提高運行性能作為衡量運行策略優(yōu)劣的標準，我們可以比較模擬結(jié)果與實際情況的吻合程度，量化某種策略的優(yōu)劣。模型本身是很簡單的計算程序，只需要提供模擬對象的幾何尺寸，包括蓄水量和水庫深度等，就可以進行模擬。盡管以前沒有關(guān)于特定模式下水庫是如何運行的記錄，但是一切比較都要盡可能的反映實際情況。例如，在確定“實際”供水量時，目標是再現(xiàn)唯一對水庫現(xiàn)場狀況很了解的操作人員所察覺到的主要情況。這樣，通過比較實際決策和最優(yōu)運行策略二者運行的結(jié)果，來量化最優(yōu)運行策略帶來的改進程度。6．在Kirazdere水庫的應(yīng)用利用布置在Kirazdere河下游的Yuvacik測量站獲得的數(shù)據(jù)作為水庫的入流條件。總體上說，有33年的量測數(shù)據(jù)可以應(yīng)用，但是因為檢測站建立以后物理條件發(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，在水庫流動轉(zhuǎn)向渠和互關(guān)聯(lián)處安裝了電磁測量儀，Yuvacik的長期水流檢測數(shù)據(jù)得到了校正。基于前文所述的方法，這些年的數(shù)據(jù)被分成33個獨立模式，每一個模式跨度一年，利用動力過程計算得到對應(yīng)年的最優(yōu)運行策略。為了計算，假定最大可調(diào)控蓄水量由溢洪道設(shè)計水位限定（45,000,000m3），同時假定，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）在十二個月中進行分配。為了確定最優(yōu)的運行規(guī)律，我們采用各種不同的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行評估發(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)不同月份的運行規(guī)律采用了12個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，每一個代表一年中相應(yīng)的月份。同時，我們采用不同的隱層神經(jīng)元個數(shù)對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行試驗，結(jié)果表明：采用2-4-1結(jié)構(gòu)能夠普遍代表12個人工神經(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月入流量，輸出為供水量，根據(jù)33年的入流數(shù)據(jù)對12個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練與測試，來獲得最優(yōu)運行策略，然后把訓(xùn)練好的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為運行規(guī)律來確定相應(yīng)月份的供水量。

7．結(jié)論本文研究了Kirazdere水庫長期運行策略的過渡期發(fā)展，它的最終目標是盡可能實現(xiàn)額定輸出量。方法包括應(yīng)用動力過程確定每年的最優(yōu)策略，接著應(yīng)用12個人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（每個月份一個）利用運行規(guī)律來獲取知識庫。然后，通過模擬來量化和單獨應(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)用在水庫可靠性評估的方法要好的多?？傮w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特的優(yōu)點，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安全的結(jié)果。值得一提的是，運行策略和相關(guān)運行規(guī)律都是在提供的33年流動數(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)和運行參數(shù)。但是，就過渡期策略而言，它僅僅是在完善基于隨機動力學模型的長期策略期間應(yīng)用，因此已經(jīng)足夠。但是，在長期策略進入實施以前，因為在溢洪道設(shè)計水位以上蓄水將大大增加下游發(fā)生洪水的可能性，所以作為補充的短期運行策略顯得很重要。當有足夠的SCADA數(shù)據(jù)來估算實時預(yù)測模型中的水文參數(shù)的時候，短期和長期運行策略便可以投入實施。同時，既然實際需水量比額定輸出量小，目前看來，在溢洪道設(shè)計水位以上蓄水并沒有從長久來看那么迫切。

論大學生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸無點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學生的寫作能力較為欠缺。一、大學生應(yīng)用文寫作能力的定義那么，大學生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可?！睂τ诖髮W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，我認為：大學生寫作能力應(yīng)包括應(yīng)用寫作能力和文學寫作能力，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，對于大學生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認為寫作論文的能力可以包含在應(yīng)用寫作能力之中。大學生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學生個人還是對于院系和學校來說，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重要課題。如何提高大學生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學生應(yīng)用文寫作困境的原因：（一）大學寫作課開設(shè)結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學科設(shè)置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設(shè)寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學生都只開設(shè)了普及性的《大學語文》課。學生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，而我們的課程設(shè)置僅把這一任務(wù)交給了大學語文教師，可大學語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學生的鑒賞能力，且要教會學生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務(wù)之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視?！按髮W語文”教育已經(jīng)被嚴重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學英語的大好勢頭。中小學如此，大學更是如此。對我們的母語中國語文，在大學反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設(shè)置，沒有系統(tǒng)的學習實踐訓(xùn)練。這其實是國人的一種偏見。應(yīng)用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應(yīng)用文寫作的特點和方法，他就寫不好應(yīng)用文。（三）部分大學生學習態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學生對寫作的學習和訓(xùn)練都只是集中在《大學語文》這一門課上，大部分學生只愿意被動地接受大學語文老師所講授的文學經(jīng)典故事，而對于需要學生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應(yīng)付差事，這樣勢必不能讓大學生的寫作水平有所提高。（四）教師的實踐性教學不強。學生寫作能力的提高是一項艱巨復(fù)雜的任務(wù)，但在教學中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓(xùn)練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學習理論固然必不可少，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，我們的大學生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學生應(yīng)用寫作能力的對策（一）把《應(yīng)用寫作》課設(shè)置為大學生的必修課。在中國的每一所大學，《應(yīng)用寫作》應(yīng)該成為大學生的必修課。因為在這個被某些人形容為實用主義、功利主義甚囂塵上的時代，也是個人生存競爭最激烈的時代，人們比任何時代都更需要學會寫作實用性的文章，比如職場競爭中的求職信，生活中的財經(jīng)文書、法律文書等，以提高個人的生存競爭能力。（二）端正大學生的學習態(tài)度。首先，要讓大學生充分認識到實用寫作課的重要性，這門課關(guān)乎到他人生的每一個方面，諸如就職，求愛，理財，人際交往等，是他終生都需要使用的一些基礎(chǔ)性的知識，也是他必備的一項生存技能。其次，實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，它有嚴格的格式性的要求，所以需要系統(tǒng)的研究學習。最后，實用寫作課的實踐性非常強，所以學生們不能只學不練，并且要克服手懶的壞習慣，勤學勤練，為今后的工作生活打好基礎(chǔ)。（三）注重實踐課的訓(xùn)練。要提高大學生的實用寫作能力，那么實踐寫作環(huán)節(jié)是必不可少的。要想使學員真正具備實用寫作能力，必須重視實用寫作訓(xùn)練，力求使理論講授與寫作訓(xùn)練互相緊扣進行。教師在授課過程中