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研究生: 蔡友新
Tsai, Yu-Hsin
論文名稱: 應用線性整數規劃研擬水庫防洪運轉放水策略
Developing the Optimal Flood Control Operation Strategy with Integer Linear Programming
指導教授: 周乃昉
Chou, N.-F Frederick
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 46
中文關鍵詞: 線性整數規劃防洪運轉最佳策略
外文關鍵詞: mixed integer programming, optimal releasing strategy, flood control operation
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  •   水庫放水策略受到水理因素或操作規定及習慣的影響,使得閘門放水量及放水變量具有離散特性,以至於線性規劃計算出之最佳放水策略無法或不便於實際操作。
      本研究應用線性整數規劃法,並採用廊道疊代分析方法,求得逐時段水庫的最佳放水策略,提供給水庫運轉管理當局參考,並便利操作人員配合現地操作規範與習慣之閘門流、自由流放水量執行實際運轉。為應用廊道觀念,採二階段規劃方式,首先用線性規劃得依初步之放水策略,爾後採用前次計算結果設置整數規劃廊道,經疊代分析得收斂之最佳解。
      以曾文水庫設計最大可能洪水的進水量歷線來模擬,模擬結果顯示,以線性整數規劃疊代求解防洪運轉策略,每一決策時段之計算時間約1~2分鐘(電腦CPU為Intel T2250 1.73GHz*2),防洪運轉策略可達到收斂。防洪運轉之最高水位與最大放水量皆比設計時稍高,可能因為水庫淤積之影響有關。

    Hydraulic factors, operating regulations and personal habits force the spillway discharges ought to be released in certain discrete values. Therefore, a continuous discharge decision to be generated by linear programming can not be directly carried out in real operation.
    Flood control operation of a reservoir is generally divided into four stages corresponding to opening spillway gate, rising limb of inflow hydrograph, recession limb and closing gate. Distinct operative objective was proposed in this thesis to generate proper releasing strategy for each stage. The releasing policy also considered both gate flow and free flow conditions. The mixed integer programming was applied to obtain the discrete optimal hourly releasing strategies for all operational stages.
    To generate the optimal releasing strategy within a short period of computation time, a corridor around the optimal discrete releasing trajectory and iterative procedure were imposed. This research first applied linear programming to obtain the initial trajectory of spillway release. It then set up an integral corridor of discrete releases based on the previous results. Finally, the iterative procedure analyzes optimal releasing strategy till its convergence.
    The probable maximum flood (PMF) of Tsengwen Reservoir was adopted to test the proposed methodology. The mixed integer programming obtained a convergent releasing strategy within 2 minutes with an Intel T2250 1.73 GHz*2 CPU.

    中文摘要 i Abstract ii 誌謝 iv 目錄 v 表目錄 viii 圖目錄 ix 符號對照表 xi 第一章 前言 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的 2 1.3 本文組織 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 防洪運轉策略即時分析方法 3 2.2 線性及整數規劃之應用 3 第三章 研究方法 6 3.1 理論基礎 6 3.1.1 線性規劃及線性連續趨近法 6 3.1.2 整數規劃 7 3.2 分析方法 10 3.2.1 線性整數規劃廊道疊代分析 10 3.2.2 防洪運轉目標 10 3.2.3 水庫演算相關限制 11 3.3 模式架構與分析程序 12 第四章 實例分析:曾文水庫防洪運轉 14 4.1 曾文水庫及其集水區概要 14 4.1.1 水庫概要 14 4.1.2 最大可能洪水歷線 16 4.1.3 水庫相關率定曲線 16 4.1.4 水庫集水區概要 20 4.2 曾文水庫相關防洪運轉法規與限制條件 21 4.2.1 調節性洩洪階段 21 4.2.2 洪峰前階段。 21 4.2.3 洪峰通過後階段。 22 4.2.4 其他相關限制 23 4.2.5 整數規劃相關限制 24 4.3 模擬結果討論 26 第五章 結論與建議 41 5.1 結論 41 5.2 建議 42 參考文獻 43 自述 46 表目錄 表4.1-1 曾文水庫設計基本資料 15 表4.3-1 最大可能洪水防洪運轉過程 27 圖目錄 圖4.1-1 最大可能洪水歷線圖 16 圖4.1-2 曾文水庫流量率定曲線圖 17 圖4.1-3 曾文水庫有效蓄水量與自由流流量率定曲線 18 圖4.1-4 曾文水庫有效蓄水量與閘門流最大放流量率定曲線 19 圖4.1-5 曾文水庫有效蓄水量與退水段可增放水量之率定曲線 20 圖4.1-6 曾文水庫集水區概況圖 21 圖4.2-1 實數情況閘門放水量廊道示意圖 25 圖4.2-2 整數情況閘門放水量廊道示意圖 25 圖4.3-1 計算結果:線性整數規劃第2小時至第13小時 30 圖4.3-2 計算結果:線性整數規劃第8小時至第19小時 31 圖4.3-3 計算結果:線性整數規劃第14小時至第25小時 32 圖4.3-4 計算結果:線性整數規劃第20小時至第31小時 33 圖4.3-5 計算結果:線性整數規劃第26小時至第37小時 34 圖4.3-6 計算結果:線性整數規劃第33小時至第44小時 35 圖4.3-7 計算結果:線性整數規劃第41小時至第52小時 36 圖4.3-8 計算結果:線性整數規劃第49小時至第60小時 37 圖4.3-9 計算結果:線性整數規劃第57小時至第68小時 38 圖4.3-10 計算結果:線性整數規劃第63小時至第74小時 39

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    下載圖示 校內:2011-09-11公開
    校外:2011-09-11公開
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