供水水库群蓄供水次序与调度图双层优化研究

水库群供水规则中蓄供水次序与调度图彼此影响,如何实现二者联合优化是供水调度的难点。为此,提出了供水水库群蓄供水次序与调度图双层优化方法。首先合理拟定不同蓄供水次序,其次求解各次序对应最优调度图,最后通过模拟调度比选最佳蓄供水次序与调度图组合。应用该方法对宝鸡峡灌区六库混联供水系统开展了实例研究。结果表明,若上游水库先蓄水且先供水或下游水库先蓄水且先供水均会增大灌区缺水率、降低供水空间公平性,最优蓄供水次序为上游水库先蓄水、下游水库先供水。较现状调度方案,采用最优蓄供水次序及对应调度图组合可有效缓解灌区缺水状况,缩小分区供水效益的差异。本方法为水库群蓄供水次序与调度图联合优化提供了可行途径。     

基于水文水动力模型的洪泽湖汛末蓄水策略智能优化设计EI北大核心CSCD

针对洪泽湖丰水年汛末蓄水中蓄水时机与蓄水方案之间、防洪目标与蓄水目标之间的双重博弈,基于水文水动力模型精细化的仿真能力及枚举蓄水策略与数值模拟相结合的思路,构建了“时-量-标”三维映射关系,将水文水动力模型与NSGA-Ⅱ多目标优化模型相耦合,提取了汛末多闸门组合下泄的最优调控规则。结果表明:丰水年湖泊防洪风险与蓄水效益之间的Pareto竞争关系较为明显,两目标可以通过置换关系相互补偿;典型丰水年2003年洪泽湖汛末蓄水策略的全局最优解为9月20日起蓄,将蓄水调度规则中13.00 m水位所对应的闸门下泄总量由1600 m^(3)/s提升至2213 m^(3)/s,在降低防洪风险的同时可减少弃水损失。     

考虑天然水文情势的水库调度图优化

以河流整体水文改变度最小为生态目标,广义缺水指数最小为经济社会供水目标,构建了考虑天然水文情势的水库调度规则优化模型。以三亚市大隆水库为实例,基于NSGA-Ⅱ优化算法进行模型求解,得到大隆水库调度规则优化方案,分别从经济社会供水和生态水文指标改变情况对不同调度规则进行分析,确定兼顾经济社会供水和河流生态的调度规则优化方案作为大隆水库调度规则推荐方案。     

含翻水线的两库系统联合调度优化方法研究

丰水地区水库和泵站系统水资源优化调度的目标应该是解决系统季节性缺水、弃水、补水共存的矛盾。针对含有翻水线的两库系统,对系统的联合调度控制参数设计正交试验,然后采用动态规划对子系统模型进行求解,可以同时获得两座水库最优的供、弃水量过程和两座泵站最优的提水量过程。将该方法应用于江苏省南京市六合区山湖水库与泥桥水库及其翻水线的联合调度方案中,以2016年为例,在满足系统需水的前提下,可以减少25. 7%的系统年总补水量,节约245 h的泵站运行时间,降低了系统的运行成本。     

权衡供水与发电目标的水库调度建模及优化

以供水水库为研究对象,考虑了水库的供水、发电目标及两目标的权衡,构建了供水计算、发电计算和多目标计算等三个模型,并分别通过二次规划、混合整数线性规划、非线性规划对三个模型进行优化求解。研究涉及高维性、非线性、多目标在内的水库优化调度问题求解难点。以某两水库调度问题为例,应用优化软件LINGO高质高效求解,为以供水与发电作为主要目标的水库调度问题求解分析提供了示范。     

基于改进NSGA-Ⅱ的黄河下游水库多目标调度研究

水库兴利、防洪和生态等目标之间既非完全协调也非完全对立,这是多目标间协调的物理基础。本文综合考虑水库不同目标间的矛盾性和统一性,构建考虑生态和兴利的水库多目标优化调度模型,为提高模型求解效率,本文提出了一种基于个体约束和群体约束技术的改进快速非劣排序遗传算法(ICGC-NSGA-Ⅱ)。以黄河下游小浪底-西霞院梯级水库为例进行多目标优化调度,综合考虑下游不同时期各生态功能用水和综合利用需求,建立黄河下游梯级水库多目标调度模型,并采用ICGC-NSGA-Ⅱ求解,探究水库的供水效益、发电效益和生态效益之间的关系。实例研究表明,改进算法能在较短时间内获取一组反映多目标间非劣关系的调度方案集。黄河下游生态、综合供水和发电效益之间存在不对称竞争关系,一方面随发电量增加,生态供水和综合供水保证率均呈下降趋势;另一方面发电和生态供水竞争强烈,而与综合供水竞争关系较弱。研究成果可为制定黄河下游多目标共赢的调度方式提供理论基础和决策依据。     

基于自优化模拟技术的水库供水风险分析方法及应用

针对来水与用水的不确定性,采用随机模拟技术生成供水水库来水、用水序列,并以此为基础应用自优化模拟技术建立了以供水量最大、弃水量最小为目标的供水水库调度模拟模型.根据风险分析基本理论,对水库调度结果进行供水风险分析.以南水北调中线水源地丹江口水库为例说明模型的应用.结果表明,采用随机模拟技术与自优化模拟调度相结合的方法能为水库提供最优调度方式,保证了各时段所需的供水量,也有利于降低供水风险.     

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m³、发电量增加约1.15亿kW·h。     

水库失能事件的应急调度方案评价指标体系研究及在西江的情景应用

水库失能事件包括由于泄水建筑物不能正常运行引起的水库不能蓄水或者不能泄水等事件,对水库失能事件进行应急调度可有效降低事件影响程度及范围。针对水库完全不能蓄水或者完全不能泄水的极端失能事件的应急调度方案建立评价指标体系,准则层包括水库安全、供水、发电和生态,指标层包括水库超校核水位历时比、水库水位最大变化幅度比、供水保证比例、供水脆弱性、最大缺水率、最小出力比、发电效益损失、满足生态流量的时间比例和生态流量的满足程度。用层次分析法对各指标的权重进行赋值,并以西江流域水库群为例,对4个水库失能情景的不同方案分别用模糊优选模型、非负矩阵分解算法、基于AGA的投影寻踪聚类模型进行评价。结果表明,不同方法评价出来的方案优劣次序略有差异,综合3种方法给出了各情景的推荐方案。     

平原坡水区梯级闸站联合优化调度研究

分析平原坡水区梯级闸站联合优化调度系统特点,探究其合理的联合优化调度方法,目的在于使社会、经济和生态环境三方面效益达到最优,为准确研究特定区域闸站联合优化调度、制定和实施该地区的发展规划提出参考。建立特定区域闸站多目标联合优化调度模型并采用NSGA-Ⅱ算法求解得到非劣解集,运用多属性评价决策进行方案优选。对宿迁市黄河故道及以南地区梯级闸站进行实例研究,结果表明:联合优化调度相比常规调度,通过增加提水量,有效降低了缺水率,提高了系统的供水能力,同时减少了弃水,充分利用了水资源,节约了供水成本。这说明平原坡水区梯级闸站的多目标联合优化调度模型及求解方法,具有较好的可操作性和优越性,对实际工程具有指导意义和应用价值。     

水库供水发电多目标优化调度模型及应用研究

提出了一种研究确定水库最优供水量的多目标水库优化调度数学模型,此模型以供水量最大和发电量最大为目标函数,考虑水量平衡、防洪、发电、航运及水库综合利用要求约束条件.提出一种交互式的求解方法对模型进行解算,此方法首先采用约束法,通过松驰供水量最大目标将多目标模型转换成多个单目标模型,在单目标模型中引入2个参数,用于调整模型的计算结果.对单目标模型,采用动态规划法求解,求得多目标模型的不劣解集.提出一个用于选择多目标最优解的决策偏好系数,对多目标模型的不劣解集进行对比分析,从而确定多目标模型的最优解.应用所提出的方法研究了广东省白盆珠水库的调度方案,提出了白盆珠水库的最优供水方案.     

面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度研究

以赣江流域内已建成的大型控制性水库为研究对象,将赣江流域上游至下游用水区概化成7个主要用水区域,综合考虑各水库的运用目标、流域主要用水区域水量需求以及河道内生态流量的要求,以水库群总发电量最大、用水区域总缺水量最小和外洲控制站调度后流量与天然流量偏差最小为目标,建立面向发电、供水、生态要求的赣江流域水库群优化调度模型,采用多目标粒子群算法进行求解,得到不同来水频率下发电、供水和生态3个目标的非劣解集,并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析。最后分析了各典型方案相应的水库水位过程和区域缺水情况。结果表明:各来水频率下,发电、供水、生态3个目标之间竞争程度有强有弱,其中发电目标与生态目标之间、供水目标与生态目标之间存在较强的竞争性,发电目标与供水目标之间则相对较弱。     

跨流域供水水库群调水启动标准研究

本文提出了一种新的调水启动标准,该标准是由一组对水源水库与受水水库的蓄水状态综合判断条件构成。文中建立了跨流域调水启动标准优选的水库群联合调度模拟-优化模型,该模型以用水户缺水程度最轻、水库群弃水量最小和实际调水量与水行政主管部门确定的调水量之间的误差最小为目标函数,并采用并行多种群混合进化的粒子群算法PMSE-PSO对该模型进行优化求解。以我国北方3座具有多年调节性能的大型水库为例,进行了跨流域调水工程研究,结果表明：新的调水启动标准与水库群联合调度模型具有合理性与有效性。     

基于改进粒子群算法的多水库复杂联合供水优化调度研究

丹凤县县城不断增长的用水需求与工程供水能力之间的矛盾日益突出,为了充分挖掘工程供水的潜力,解决现有供水工程运行中弃水多、供水保证率低的问题,以弃水量最小为目标建立模型,采用改进粒子群算法对青峰水库和龙潭水库的联合供水进行优化求解。以月为计算时段,在优先考虑河道生态流量、蒸散发和渗漏损失的情况下,针对青峰水库200×10⁴ m³和220×10⁴ m³两种拟定兴利库容方案情景进行模拟。结果表明：迭代次数达36次时目标函数趋于稳定;与常规调度相比,两库的年平均弃水量明显减少,供水保证率有所提高;采用线性递减惯性权重改进的粒子群算法在青峰和龙潭两水库联合优化供水计算中具有优越性和可行性。     

宫山咀水库供水调度规则研究

依据宫山咀水库承担的供水任务及供水主次顺序等约束条件,建立了基于模拟-优化的水库调度图绘制模型,将模型应用到宫山咀水库调度图求解中,得到水库的调度运行图。水库按求解得到的调度图运行,水库各项供水保证率都满足要求,且不存在深度缺水问题。     

并联供水水库联合调度规则最优性条件研究Ⅱ：算法开发与实例研究

利用水库调度问题的特征开发高效求解算法是水库优化调度问题算法研究的核心内容。本文以两阶段调度问题与多阶段调度问题应保持最优策略集的一致性作为假设条件,基于本文上篇中并联供水水库两阶段调度问题的最优性条件(K-T条件),设计了该类水库调度问题的优化求解方法,并通过两阶段调度模型的滚动运行,实现并联水库系统长时序优化调度的目的。以辽宁省碧流河水库与英那河水库为例,开展了并联供水工程研究,结果表明:新的算法具有合理性与有效性,较由限制供水规则与参数式规则组合构成的并联供水水库联合调度规则,显著改善了用水户缺水状况,提高了供水保证率。     

引江济淮工程（河南段）多目标水量优化调度

引江济淮工程（河南段）涉及河道、闸泵、管道和调蓄水库,约束条件复杂,常规的优化调度算法难以搜索可行解,求解效率低。选用受水区缺水率平均值最小、泵站总抽水量最小和受水区缺水率标准差最小作为目标函数,从供水保障、供水成本和公平性角度构建多目标水量优化调度模型。基于可行搜索思路,结合逆序演算和顺序演算过程对约束条件进行处理,引入决策系数,通过映射关系使搜索空间保持在可行域中,结合多目标非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithms,NSGA-II）进行求解,得到Pareto最优解集,并采用熵权法进行方案优选。结果表明,基于可行搜索的NSGA-II算法能够有效求解复杂调度系统的多目标优化问题,综合考虑多个目标的最优方案相对单目标方案更加合理,结果可为引江济淮工程（河南段）运行管理提供决策支撑。     

基于改进粒子群算法的水资源优化调配模型研究

为了缓解忻州-阳泉地区日益凸显的水资源供需矛盾,建立了以研究区供水、发电和生态为目标的区域水资源优化调配模型,同时提出了定权重目标比适应度函数,将复杂的多目标问题转化为易于求解的单目标问题。在求解模型过程中,使用S型递减函数计算惯性权重并结合定权重目标比适应度函数简化求解,改进了粒子群算法。通过丰、平、枯3种不同来水条件下的情景模拟验证发现：改进粒子群算法运行前期全局搜索能力得到提升、中期搜索速度加快、后期局部收敛能力得到保证,在求解过程中不易陷入局部最优解;根据模型计算得出的水资源优化调配方案能够真实有效地反映研究区域的供水要求、均衡优化年内水资源分配、平衡区域之间的水资源供需关系、协调各目标之间的满足情况,模型具有可行性。     

舟山地区水土保持面临的困境与对策

针对舟山地区人供水严重缺缺这一普遍现象，着重提出水土保持工作与海岛供、蓄水之间的密切而必然的联系，同时提出了几种解决海岛水土保持及海岛严重缺水问题的思路。     

基于模糊集对分析的灌区水库旱限水位及供水策略优化研究

随着经济社会发展和气候条件改变,我国区域干旱问题日益突出,水库在抗旱减灾过程中的作用越来越凸显,旱限水位的提出与应用对有效发挥大中型水库在抗旱中的调控作用、缓解流域旱情具有重要意义。针对旱限水位研究现状,本文以史河灌区梅山水库为例,首先考虑城乡供水、农业灌溉、水力发电和生态环境等诸多因素,构建基于模糊集对分析法的水库灌区水资源系统运行效果综合评价模型,并以水资源系统综合运行等级最优为目标,以分期分级旱限水位、灌溉限供措施(基于水库来水特征和作物生长特性)为优化变量,运用免疫遗传算法进行系统优化求解,最后对比有无旱限水位下水库水资源系统综合运行效果,并分析了不同控制方式下水库供水变化和灌区作物因旱减产风险。结果显示：该优化方法相较于以水库供水经济效益为目标旱限水位确定方法,多项年均指标都有较大改善,其中梅山水库经济效益提高了46万元,充反调节水库水量增加了555万m³,而水库弃水量减少了566万m³;史河灌区塘坝供水量增加了253万m³,而作物减产率下降了3.32%,同时作物因旱减产风险降低了3.15%。可见,运用系统综合...