通用水资源调配模型WROOMⅡ：应用

本文以南水北调中线水资源调配为实例,采用通用水资源优化调配模型WROOM进行45年长系列建模、求解及结果分析。首先,根据南水北调中线水资源系统特点,提出了WROOM模型在南水北调中线水资源调配中系统概化的指导思想;然后,阐述了模型设置方案的基本思路,采用多种优化方法,以供水优先级与是否考虑农业生态供水为控制参数选取了5种方案,并进行建模求解。通过对不同控制参数下供需平衡的对比分析,说明了不同方案的特点,可以为中线水资源实时调度方案的制定提供参考。     

南水北调东线江苏段典型泵站运行效率模拟模型

泵站机组运行受多种因素影响,导致泵站运行理论效率与实际效率误差较大。针对泵站机组运行效率精准模拟难题,运用基于高价多项式回归、回归树、多元线性回归、向量机回归、高斯过程回归、神经网络的10个回归算法,建立泵站机组效率模拟模型并开展对比分析,优选出有效的泵站运行效率模拟建模方法。讨论分析采用“上下游水位+流量”代替传统“扬程+流量”开展泵站运行模拟的效果。以南水北调东线邳州站和遂宁二站共8台机组的历史数据开展实例分析,相关实验结果表明：在所有方法中,高斯过程回归（Gaussian process regression,GPR）模型在均方根误差（ERMS）、平均绝对误差（EMA）、均方误差（EMS）、决定系数（R2）和最大个体误差（EMI）指标上综合表现最佳,R2逼近0.95;使用站上、站下水位代替传统的扬程对模型进行训练,所有模型的综合评价指标整体有所改善。综合来看,使用GPR模型并使用上游、下游水位代替扬程进行模拟效率表现最好,以邳州站4号机为例,可将模拟效率的EMA和EMI分别从16.49%和20.40%减少至0.41%和2.30%,研究成果具有一定实际意义,可为我国调水工程泵站经济...     

城市社区尺度降雨径流快速模拟——以福州市一排水小区为例

随着城市化进程的不断加快,我国城市正面临着越来越严峻的洪涝问题。本文在社区尺度上构建雨洪管理模型（SWMM）,使用遗传算法率定SWMM模型参数;在对研究区降雨分析的基础上,采用模糊识别法筛选出最具代表性的两种雨型;基于不同的降雨情景与SWMM模拟值组成的数据集,建立长短期记忆神经网络（LSTM）模型模拟研究区降雨径流关系,并使用不同工况评估了LSTM模型效果。结果表明,LSTM模型对降雨径流的模拟与SWMM模型基本吻合,而其对洪峰流量的拟合略有偏差。在较小降雨下,LSTM模型模拟洪峰流量较SWMM输出结果偏小;在较大降雨下,模拟结果偏大;在中等降雨时,模拟效果最好。此外,50个隐含层单元的拟合效果更好,但同时更多的隐含层单元对洪峰流量拟合效果更好。     

考虑湖泊调蓄的引江济淮工程旬水量调度方案

为挖掘引江济淮工程沿线湖泊调蓄能力在保障供水、降低泵站输水能耗方面的潜力,开展考虑湖泊调蓄的 跨流域调水工程旬水量调度研究,构建考虑湖泊调蓄的泵站-湖泊多目标旬水量优化调度模型,并采用遗传算法进 行求解,以制定满足用水单元缺水量最少、泵站能耗最小和湖泊不平衡量最小的泵站-湖泊联合调度方案。分析 引江济淮工程调度运行的不同典型运行工况,以自流引江工况为例讨论考虑湖泊调蓄的旬水量调度方案的优势。 结果表明,考虑湖泊调蓄的调度方案能有效提高供水保证率、降低泵站总输水能耗,可为引江济淮工程运行调度 提供决策支撑。     

LSTM神经网络和量纲分析法在弧形闸门过流计算中的对比

为保障工程建筑物的合理设计、输水渠道的科学调控及调水系统的安全运行,需对弧形闸门过闸流量进行精确计算。以南水北调中线工程干渠59座节制闸为研究对象,建立基于量纲分析法和长短期记忆神经网络两种不同的弧形闸门流量计算模型,选取2018—2019年2 h时间尺度的原始观测数据作为模型输入,对比分析两种模型闸门流量计算的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差及纳什效率系数。结果表明：对于工程整体而言,长短期记忆神经网络方法的误差结果略优于量纲分析法,两者流量平均相对误差分别为2%~2.5%和3%~4%。另外,量纲分析法受水位波动影响较大,更适用于中线工程中下游（中、小流量）的闸门过流计算;长短期记忆神经网络方法受水位波动的影响相对略小,更适用于中线工程中上游（大、中流量）的闸门过流计算。该研究为南水北调中线工程闸门水力计算及调度运行提供了科学依据。     

WROOM模型及其在渭河流域水量调度中的应用

通用水资源优化调配模型WROOM作为将优化与模拟技术相结合的水资源系统模型,能很好地进行水资源调度问题求解。现根据渭河流域水量调度实际需求,对WROOM模型进行了改进,建立了渭河流域水量调度年调度模型及月调度模型,实现了渭河流域水量调度方案自动化编制,提高了水量调度管理工作的科学化水平。     

基于水库调度的河流突发水污染应急处置

天然河流水污染事件频发,如何运用水库应急调度降低污染损失具有重要意义。以突发水污染事件应急处置为目标,分别构建了水污染溯源、浓度预测和水库应急调度模型,并通过数值模拟的方式对水库调度方案进行优选,最终建立了一套完善的水库应急调度技术体系。将技术运用于贺江2013年水污染事件应急处置分析,结果表明,模型重构的监测断面污染物浓度过程与实测过程较为接近,优选的水库调度方案及其处置效果也与实际情况基本吻合。结果说明本文建立的水库应急调度关键技术体系可运用于指导河流突发水污染事件应急处置。     

多级串联明渠调水工程多目标水位预测控制模型研究

针对传统的明渠水位预测控制模型无法考虑闸门调控次数限制的问题,本文在以往的预测控制目标中加入了流量调整惩罚量,构造了多目标渠池水位预测控制模型;并采用带有精英排序策略的遗传算法来进行复杂优化问题的求解。将此模型应用于南水北调中线干线工程最后6级渠池的虚拟仿真模型中对模型可靠性进行分析,结果表明在两种测试工况中,本文的多目标预测控制模型相比于传统预测控制模型,能在保持相似的水位控制效果同时使得闸控次数降低43%和52%;而且采用遗传算法求解能考虑闸门死区带来的流量最小变幅约束问题,在需要提前进行流量微调的情况下生成更加合理的调控方案。本文结果也表明,基于水位状态预测模型构造多目标预测控制模型,并采用启发式算法进行优化问题求解,这一思路具有一定可行性。     

WEP模型参数自动优化及在汉江流域上游的应用

本文将全局参效自动优化算法-复形进化算法,引入WEP-L模型,并成功应用于汉江上游流域.通过复形进化算法参数自动优化,可找到WEP-L模型的一套较优的参数.同时,为比较不同目标函数对参数敏感性与自动率定的影响,分别对8种目标函数进行了参数敏感性分析及自动率定.结果显示,如果以水量误差和纳什效率系数为评价标准,排序后的残差平方和及其变化形式的效果较好.WEP-L模型参数敏感性分析及参数自动化率定的实现,可提高WEP-L模型参数率定的科学性和客观性,从而方便WEP-L模型的推广与应用.