1.4 研究成果与科技创新
1.4.1 主要研究成果
主要取得了以下8个方面的研究成果：
1.多用途水库群优化调度理论方法与模型
掌握了水库群优化调度的国内外研究和实践进展成果。深入研究了面向实际复杂水库群中长期优化调度理论方法，即在反映来水和需水的不确定性、年周期性以及来水与需水相关性的基础上，充分利用系统的容错性，建立了基于年周期序贯决策的水库群多目标优化调度方法与模型。研究提出了水电站发电问题动态线性化等关键问题的解决方法。用约束方式解决了中长期调度防洪安全保障问题，用情景法解决了生态环境需水调度问题。建立了反映各种用途的黔中水库群优化调度多目标函数（包括城镇用水、灌区人畜用水、发电用水等）以及各种复杂情况的关系方程和约束条件。方法和模型不仅能够直接应用于黔中水库群，而且对其他类似水库群也有推广应用或借鉴价值。
2.黔中水库群基本情况分析成果
通过调查分析，全面掌握了黔中长藤结瓜水库群（包括13座水库、7座水电站和输水系统）的空间布局、各水库的特点、调度任务、调度规则、供水范围、供水对象、防洪要求和河道内生态需水要求；获得了水库水位、库容以及相应电站的装机容量、保证出力、年均发电量等基础信息；收集到各水库40年（1968—2007）逐月来水量系列资料；统计分析获得了各调水渠道的过流能力、控制节点的水量要求等。概化了长藤结瓜水库群系统，绘制了系统网络图。
3.黔中水库群优化调度的多用途需求研究成果
对研究区细分了计算单元（共9个）。根据黔中枢纽设计，对黔中水库群的各种用途进行了深入细致的需求分析，收集整理了水库群优化调度的需水数据和相关约束条件。2020水平年研究区社会经济多年平均总需水量7.90亿m3（仅指需要由水库群供给的部分），其中城镇需水量5.95亿m3，灌区人畜需水量0.19亿m3，农业灌溉需水量1.76亿m3。分4种情景计算了各水库下游河道内生态环境的基本需水量及其过程。对各水库的防洪需求进行了梳理，制定了各库防洪调度水位上下限约束。明确了黔中水电站群在多电源电力系统中的发电地位和作用以及发电在水库群多用途调度中的关系。
4.黔中水库群多用途优化调度应用研究成果
应用研究成果主要如下：
（1）黔中水库群多目标优化调度非劣解集成果。设置了15套价格方案，逐个求解，得到了多目标优化的非劣解集；弄清楚了在不同价值取向下，该水库群在防洪、供水、发电等方面能够发挥的最大作用。
（2）黔中水库群生态调度研究成果。设置了4套生态环境基本需水量情景，分别是河道内全年生态流量占多年平均流量的10%、15%，汛期和非汛期流量分别占多年平均流量的30%和10%以及20%和12%；分别基于现实价格方案进行了多目标优化调度，求得了4种情境下的水库群优化调度成果；综合比较推荐了情景4。
（3）推荐方案优化调度结果。
1）平寨水库调水方面。多年平均调水4.74亿m3，较设计值少0.76亿m3；枯水年（P=80%）调水5.36亿m3；特枯水年（P=95%）调水5.75亿m3。
2)社会经济供水方面。水库群系统多年平均总供水量7.87亿m3，其中供城镇5.95亿m3、灌区人畜0.19亿m3、农业灌溉1.73亿m3；枯水年供水量8.14亿m3；特枯水年供水量8.32亿m3。
3)社会经济缺水方面。丰水年和平水年不缺水，枯水年缺0.07%，特枯水年缺3.39%，多年平均缺0.38%，都是农业灌溉缺水；农业灌溉缺水率较高的计算单元都分布在输水渠系的尾部，符合优化原理。
4）河道内生态用水方面。每年各水库下游河道实际下泄流量都大于或等于情景4要求的基本流量过程；多年平均水库群总下泄水量23.51亿m3，是要求的河道内生态环境基本需水量的5.14倍，是多年平均来水量的71.93%。
5）发电方面。水电站群多年平均发电量为8.79亿kW·h，较无调水情况的总发电量将减少3.42亿kW·h。
6）防洪方面。各水库蓄水位完全满足防洪的水位控制要求。
7）水库调蓄方面。各水库因所处位置、来水量和调节库容等情况不同，蓄放水过程都有所不同和错开，并适当加快了蓄放频次，提高了总调蓄量，充分体现了优化原理。
5.黔中水利枢纽智能化监控系统内部通信专网研究成果
通过对黔中水利枢纽工程各种建筑物（明渠、渡槽、倒虹吸管、长距离输水隧洞等）的智能化监控系统通信专网进行多次研究，拟定了构建专网的不同技术路线。根据该工程的组织结构，把贵阳（金阳）调度中心、水源分中心、桂家湖分中心、革寨分中心和电站、泵站及管理站均作为传输系统的通信节点。传输系统采用光纤传输，抗干扰性强，传输容量大，传输距离远，传输质量好，网络安全可靠。根据黔中水利枢纽工程周边相邻通信环境，内部通信专网主要采用自建方式，对于受路权和光缆路由限制、不具备光缆自建条件的段落，如贵阳调度中心接入考虑租用公网资源的方式。该项成果对工程建设和运行管理起到了重要作用。
6.黔中水利枢纽计算机网络系统和数据中心及综合监控平台研究成果
该研究以信息传递安全可靠为前提，以资源共享、带宽共享、节省投资为原则，研究建立了覆盖全局管理业务的计算机网络系统和数据中心；开发了综合监控平台，实现了设备、网络、各专业信息等多种资源的共享。根据服务对象的重要程度和对网络安全要求的差异，区分了灌区信息传输的两类应用，分别进行处理和研究设计。一类是数据传输稳定性、实时性和安全性要求很高，但数据流量不大。例如，闸阀和泵组的实时控制，渠道水位、流量的测量，管道压力等数据的监测。另一类是数据传输稳定性、实时性要求不高，但数据流量大，占用网络带宽较多。如统一数据中心、Web综合展现、地理信息系统、设备管理、人力资源管理、邮件、公文分发等。
7.黔中水利枢纽闸门远程监控系统研究成果
该研究提出的闸控系统具有现地智能判断功能，可实现无人值守，同时操作过程中如出现异常，可实现自动或者人为干预停止，保证运行安全。闸门群计算机监控系统布置在干渠监控分中心，通过光纤与多个闸门现地控制单元相连，实时采集每个闸门现地控制单元的运行参数与状态，操作人员不必去启闭机现场，便可单个、分组提升、降落闸门，实现闸门的集中群控。
该项研究成果解决了沿线各工程多级远程监控的问题。
8.黔中水利枢纽图像视频系统研究成果
图像视频系统的建设是为了达到无人值班、少人值守的要求。使用图像视频系统作为自动化监控系统的补充，实现对黔中水利枢纽工程运行情况的全方位监控管理。生产运行人员通过网络实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况报警接收及处理，可提高黔中水利枢纽工程运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现可视化监控和调度，使生产、调控运行更为安全、可靠。图像视频系统的建成实现了对长距离调水工程关键部位运行工况的监视。
1.4.2 科技创新
主要取得了以下几方面科技创新成果：
1.基于年周期序贯决策的水库群多目标优化调度方法与技术
创新点：①反映了水资源系统包括水库群来水和需水存在的不确定性特点及周期性规律以及需水与来水存在相关性的特征，充分利用系统存在的容错能力，建立了基于年周期序贯决策的水库群多目标优化调度方法与技术；②提出了跟踪水库水电站调度运行动态轨迹，寻迹划分发电子空间，在动态子空间将发电线性化；使具有水力发电的水资源配置（或水库群调度）可以用线性规划方法求解；该线性化方法基本上不降低发电计算精度；③开发了包含这些关键技术的计算模型。
主要优点：①克服了确定型调度方法假设来水和需水信息完全已知、计算结果偏理想的不足，使计算结果更加贴近实际，配置的工程与非工程设施更加合理和安全；②以年为优化调度周期并逐时段递推，不存在各种以年为优化期的调度方法所具有的年与年之间割裂问题；③不依赖于任何预测预报技术，也不需要复杂的周期分析、随机分析与模糊分析技术等，使用方便，具有广泛的普适性，既可应用于水资源规划设计阶段也可以应用于运行管理阶段。
2.具有长藤结瓜复杂结构和多用途水库群的生态调度技术
创新点：①深入反映了黔中水库群特有的长距离调水干支渠与水库的长藤结瓜关系以及河流、渠系、水库、计算单元间的复杂网络关系；②通盘考虑黔中地区在社会经济和生态环境需水、水力发电、防洪约束等方面的要求以及既竞争又协调的用水关系；③鉴于目前我国多数河流（包括黔中各水库所在河流）并没有明确的生态环境保护目标以及生态环境需水量过程的客观现实，采用了河道内生态环境基本需水量多情景方法，每一情景下调度下泄的实际水量过程均大于或等于要求的基本需水量过程；④建立了包含这些技术的多用途水库群生态调度技术和计算模型。
主要优点：适用于具有复杂结构关系和多用途水库群的生态调度，对河道内生态环境保护目标及其需水量模糊的情况，该技术尤为有效。
3.面向黔中水利枢纽管理的远程通信、闸门监控、图像视频监视和信息化等多个专业应用系统的集成平台
创新点：在贵州省水利行业率先采用多网融合、分区组网、网络安全隔离、数据采集网关国际标准等关键技术；统一建成集语音、数据、图像为一体的多网融合的通信专网、计算机网络平台和广域分布的数据中心，构建系统基础平台，实现数据共享。
4.基于分层分布结构智能监控技术
创新点：在贵州省长距离供水工程中首次采用三级（局监控中心、处监控分中心、管理站分控台）控制组网、四层（监控点、管理站、管理处、建管局）结构配置的技术方案，实现黔中水利枢纽管理局、处、站三级监控。
5.研发了一整套大型供水工程管理信息系统综合监控应用软件
创新点：采用了基于网络数据服务中间件的多阶层体系结构和组网机制；建立面向对象的实时内存数据库算法，实现实时画面的快速刷新和海量（历史）数据的快速检索。将满足监测、监控对象种类多、分布区域广和对监测数据的实时性、同步性、开放性要求高、多级管理的特殊需求，适应多级组网和分期分步建设的要求，构架高级应用体系。
6.面向山区长距离输水工程运行工况的实时安全监测系统应用平台
创新点：试验选择适应恶劣环境的传感器和数据采集系统，解决了多种突出技术难题，形成了实时安全监测平台。