Adaptive Reservoir Operation Model

Adaptive Reservoir Operation Model Incorporating Nonstationary Inflow Prediction

Long-term changes in reservoir inflow due to climate change and human interferences have caused doubts on the assumption of hydrologic stationarity in reservoir design and operation. Incorporating uncertain predictions that consider nonstationarity into an adaptive reservoir operation is a promising strategy for handling the challenges that result from nonstationarity. This study proposes rules for multistage optimal hedging operations that incorporate uncertain inflow predictions for large reservoirs with multiyear flow regulation capacities. Three specific rules for determining the optimal numerical solution are derived. A solution algorithm is then developed based on the optimality conditions and the three rules. The optimal hedging rules and the solution algorithm are applied to the Miyun Reservoir in China, which exhibited a statistically significant decline in reservoir inflow trend from 1957 to 2009, to determine an annual operating schedule from 1996 to 2009. Nonstationary inflows are predicted by using an autoregressive integrated moving average (ARIMA) model on a period-by-period basis. The actual operation (AO) of the reservoir is compared with different operational policy scenarios, including a standard operating policy (SOP; matching the current demand as much as possible), a hedging rule (i.e., leaving a certain amount of water for the future to avoid the risk of a large water deficit) with a prediction from ARIMA (HR-1), and a hedging rule with a perfect prediction (HR-0). With a predefined benefit function, the utility of the reservoir operation under HR-1 is 3.7% lower than that under HR-2, but the utility under HR-1 is 3.1% higher than that of AO and 13.7% higher than that of SOP.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การปรับเปลี่ยนการดำเนินงานอ่างเก็บน้ำรุ่น Incorporating คงที่ไหลเข้าทำนายการเปลี่ยนแปลงระยะยาวในการไหลเข้าอ่างเก็บน้ำเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการรบกวนของมนุษย์ได้ก่อให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับข้อสันนิษฐานของ stationarity อุทกวิทยาในการออกแบบอ่างเก็บน้ำและการดำเนินงาน ผสมผสานการคาดการณ์ความไม่แน่นอนที่พิจารณาความไม่คงตัวลงในการดำเนินงานปรับตัวอ่างเก็บน้ำเป็นกลยุทธ์ที่มีแนวโน้มในการจัดการกับความท้าทายที่เป็นผลมาจากความไม่คงตัว การศึกษานี้เสนอกฎระเบียบสำหรับการดำเนินงานการบริหารความเสี่ยงที่เหมาะสมแบบหลายขั้นตอนที่รวมการคาดการณ์ที่ไม่แน่นอนสำหรับการไหลเข้าอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่มีขีดความสามารถในการควบคุมการไหลของ multiyear สามกฎที่เฉพาะเจาะจงในการพิจารณาแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ดีที่สุดจะได้มา ขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาก็จะพัฒนาบนพื้นฐานของเงื่อนไข optimality และกฎสาม กฎการบริหารความเสี่ยงที่เหมาะสมและขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาที่จะนำไปใช้กับอ่างเก็บน้ำ Miyun ในประเทศจีนซึ่งแสดงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติในแนวโน้มไหลเข้าอ่างเก็บน้ำ 1957-2009 เพื่อกำหนดตารางการดำเนินงานประจำปี 1996 จากการไหลเข้าของเงินคงที่ปี 2009 มีการคาดการณ์โดยใช้ อัตบูรณาการเฉลี่ยเคลื่อนที่ (ARIMA) รูปแบบบนพื้นฐานระยะเวลาโดยช่วงเวลา การดำเนินงานที่เกิดขึ้นจริง (AO) ของอ่างเก็บน้ำเปรียบเทียบกับสถานการณ์ที่แตกต่างกันนโยบายการดำเนินงานรวมถึงนโยบายการดำเนินงานมาตรฐาน (SOP; ที่ตรงกับความต้องการในปัจจุบันมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้) กฎการป้องกันความเสี่ยง (เช่นออกจำนวนหนึ่งของน้ำในอนาคต เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการขาดน้ำขนาดใหญ่) โดยมีการคาดการณ์จาก ARIMA (HR-1) และกฎการบริหารความเสี่ยงที่มีการคาดการณ์ที่สมบูรณ์แบบ (HR-0) ด้วยฟังก์ชั่นได้รับประโยชน์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า, ยูทิลิตี้ในการดำเนินงานภายใต้อ่างเก็บน้ำ HR-1 คือ 3.7% ต่ำกว่าว่าภายใต้ HR-2 แต่ยูทิลิตี้ภายใต้ HR-1 คือ 3.1% สูงกว่าที่ AO และ 13.7% สูงกว่าที่ SOP .

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การปรับรุ่นจะไหลเข้าอ่างเก็บน้ำติจิ

ยาวทำนายการไหลเข้าอ่างเก็บน้ำ เนื่องจากสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง และการแทรกแซงของมนุษย์ทำให้เกิดข้อสงสัยในสมมติฐานของความนิ่งในการออกแบบทางอุทกวิทยาอ่างเก็บน้ำและการดําเนินงานจึงไม่แน่ใจว่า nonstationarity การคาดการณ์ในอ่างเก็บน้ำได้เป็นกลยุทธ์ที่มีศักยภาพในการจัดการความท้าทายที่เกิดจาก nonstationarity . การศึกษานี้เสนอหลายขั้นตอนการดำเนินงานที่เหมาะสมกฎสำหรับการป้องกันความเสี่ยงรวมไหลเข้าอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ที่มีการคาดการณ์ถึงการไหลของการควบคุมความสามารถสามกฎเฉพาะสำหรับการหาผลเฉลยเชิงตัวเลขที่เหมาะสมจะได้เป็น โซลูชั่นนี้พัฒนาบนพื้นฐานของเงื่อนไขความเหมาะที่สุดและสามกฎ กฎที่ดีที่สุดการป้องกันความเสี่ยงและโซลูชั่นนี้จะใช้กับมี่หยุนอ่างเก็บน้ำในจีน ซึ่งมีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในแนวโน้มไหลเข้าอ่างเก็บน้ำจาก 2500 ถึงปี 2009เพื่อกำหนดตารางประจำปีตั้งแต่ปี พ.ศ. 2552 ติจิไหลเป็นทำนายโดยการใช้วิธีเฉลี่ยเคลื่อนที่แบบบูรณาการ ( ARIMA ) รูปแบบในแต่ละช่วงเวลาพื้นฐาน การปฏิบัติจริง ( อ่าว ) ของอ่างเก็บน้ำคือเมื่อเทียบกับสถานการณ์ นโยบาย การดำเนินงานต่าง ๆรวมทั้งนโยบายการปฏิบัติงานมาตรฐาน ( SOP ; ตรงกับความต้องการปัจจุบันมากที่สุด )เป็นกฎการเสี่ยง ( เช่น จากจำนวนหนึ่งของน้ำในอนาคตเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการขาดน้ำขนาดใหญ่ ) กับการทำนายจาก ARIMA ( hr-1 ) และกฎการเสี่ยงกับคำทำนายที่สมบูรณ์แบบ ( hr-0 ) กับประโยชน์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าฟังก์ชันอรรถประโยชน์ของอ่างเก็บน้ำปฏิบัติการภายใต้ hr-1 เป็น 3.7% สูงกว่าภายใต้ hr-2 แต่สาธารณูปโภคภายใต้ hr-1 เป็น 3.1 % สูงกว่าที่ของอ่าว และ 13 .7 เปอร์เซ็นต์สูงกว่าของ สบ .