塔里木盆地节水灌溉综合效益评价及灌溉方式优化筛选

从节水灌溉工程技术实施和运行的各主要影响因素入手,建立完善节水灌溉工程技术综合评价指标体系,以工程模糊集理论和墒-信息理论为指导,构建系统模糊综合评价数学模型,对于不同的节水灌溉方式进行客观的定量评估,正确评价节水灌溉的综合效益,优化选择适宜塔里木盆地的节水灌溉模式.通过对波涌灌、闸管灌、水平畦灌等不同灌溉方式综合评价,在目前的经济、技术条件下水平畦灌是最适合塔里木盆地的地面灌溉方式.     

洪泽湖多目标水量调度决策模型及其应用

针对洪泽湖水量利用与生态水位维持这一矛盾开展多目标水量调度决策方法研究,构建贴近适宜生态水位（生态效益）、缺水率最小、引水量最小、入湖水量改变度最小等目标的多目标调度模型,考虑生态效益目标与水资源利用目标的不可共度性及决策者偏好模糊性特征,采用多目标模糊决策法从非劣解集中筛选最适宜调度方案。结果表明：多目标模型解集反映生态效益和经济社会效益的置换关系,贴近适宜生态水位的调控方式在一定程度上降低洪泽湖调蓄能力,与水资源利用形成矛盾关系;模糊决策法筛选的均衡调度策略可以有效反映决策者的偏好情况,并提供适用于不同情景的优化调度方式;生态目标优先方案通过减少供水、增加引水量、调节入湖水量等方式有效补充生态用水,可将生态水位偏离差降低至0.30 m,可为生态优先原则下的适宜调度策略制定提供参考。     

基于库容风险频率曲线的水库群联合防洪调度研究

水库实时防洪调度决策是一类多目标、多阶段、多约束的复杂决策问题,风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据,本文提出一种基于防洪库容风险频率曲线的梯级水库群防洪风险共担理论及水库风险-调度-决策理论体系,并结合溪洛渡、向家坝、三峡水库实际情况,运用自主研发的梯级水库群联合防洪调度风险分析模型,分析梯级水库群在汛期不同时段的防洪风险,并将风险率引入实时防洪调度决策,以期为水库群防洪调度提供决策依据,提高联合防洪调度系统综合利用效益。研究表明,实时调度过程中考虑风险率因素能够在保证防洪安全的同时有效提高水库群综合效益,风险-调度-决策理论能够为水库群调度方案优选提供依据。     

多目标模糊优选模型及其在察尔森水库洪水调度决策中的应用

水库洪水调度决策是多目标决策问题，目标和决策过程都存在模糊性，因此采用多目标模糊优选理论模型。首先详细介绍了多目标模糊优选理论模型及其适用条件，在此基础上将该模型用于察尔森水库洪水调度决策的实际，对水库的洪水调度方案进行了优选。实践表明，该模型具有较强的实用性。     

水库多目标生态调度研究进展

水库多目标生态调度研究是当前国内外河流生态恢复研究中的热点问题。综合分析了水库多目标生态调度国内外研究进展,指出了水库多目标生态调度研究存在的问题,提出了水库多目标生态调度研究的发展方向,认为今后水库多目标生态调度研究还需在水库生态调度理论框架体系、水库生态调度目标定量化研究、水库多目标生态调度优化和模拟技术研究、梯级水库多目标生态调度方案效果评价研究以及水库生态调度管理体制等方面进一步加强。     

面向双保证率的水库供水能力优化计算方法研究

随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入,水库供水任务日趋复杂,涵盖城镇供水、农业灌溉、生态保障多类目标,分析水库多目标供水能力对于工程的功能调整等决策十分必要。本文综合考虑水库供水目标的竞争性与保证率差异性,提出面向双保证率的水库供水能力双层优化计算方法,通过调度线控制和城镇供水能力区间迭代实现满足不同保证率的多目标供水能力计算。外层基于粒子群算法以城镇供水能力最大为目标对水库调度线进行优化,协调不同用户的供水关系;内层在给定规则下通过迭代计算满足双保证率要求的城镇供水能力。通过内外层嵌套计算实现对水库调度规则和供水能力的同步优化。以三亚市赤田水库为实例进行研究,在城镇供水保证率为95%、农业灌溉保证率为90%时,通过优化调度规则得出水库总供水能力为9400万m~3。设置不同农业保证率和农业需水情景作分析对比,二者均对城镇供水能力有影响,总供水能力随农业保证率降低而提高。分析表明,双层优化计算方法可以实现对调度线的优化,得出满足城镇、农业双保证率要求的供水能力,且计算方法收敛稳定性较高,优化生成的调度线年内分布合理,可为水库多目标供水能力的计算和相关决策提供参考。     

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）对模型优化求解。结果表明:（1）与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;（2）构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;（3）实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×106 m3和 24.55×106 m3,缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。     

基于模糊层次分析法的平原水库健康综合评价

为了解决平原水库安全评价中存在的忽略生态和可持续性问题,针对平原水库面积大、水深小、坝线长和基础处理差的特点,在健康功能分区的基础上,综合考虑安全、生态特征、可持续性和社会政治环境等因素构建了平原水库健康综合评价体系,指标体系包括围坝安全、水库社会效益、水库生态效应和状态持续性4类一级指标和15个二级指标。利用模糊数学方法提高层次分析法确定各指标权重的准确性,构建平原水库健康综合评价的多目标多层次模糊模型,克服了传统评价方法的主观随意性,系统分析各类指标的耦合影响,改进评判分析的不确定性。评价结果表明:该方法操作方便、效果较好,可用于一般水库的健康评价。     

面向梯级水库多目标优化调度的进化算法研究

实际工程中以梯级水库多目标优化调度为代表的大规模高维多目标优化问题,其优化难度是一般方法所难以应对的。为此本文提出一种新型的多目标粒子群算法LMPSO,其包含了基于超体积指标I_h^k的适应值分配方法与基于问题变换的搜索空间降维策略,以有效处理问题的高维目标向量与大规模决策变量。将该算法应用于溪洛渡-向家坝梯级水库的中长期多目标优化调度中,并与4种知名算法的计算结果进行对比分析,验证LMPSO在求解该类问题上的卓越性能。由此为多目标优化调度高质量非劣解集的获取提供一种可靠的方法,并为下一步的多目标调度决策提供有力的数据支持。     

基于区间犹豫模糊语言集的水资源多目标决策

以鄂北水资源配置工程为对象,研究大型调水工程背景下的多水源多目标优化配置。将鄂北地区水库分为充蓄水库、补偿水库与在线水库等3类,根据各类水库特点对鄂北水资源配置工程进行系统概化,建立以年缺水量最小和调水成本最低为目标函数的多水源多目标优化配置模型。采用权重系数法进行求解得到非劣解集。最后采用基于区间犹豫模糊语言与TOPSIS的多目标决策方法对各方案的缺水量与调水量作出评价并遴选出最优方案。研究结果表明:对鄂北水资源配置工程而言,缺水量与调水量的权重比为7∶3的方案综合评价最优,重视缺水的同时兼顾调水成本;基于区间犹豫模糊语言集与TOPSIS的水资源多目标决策方法经本文实例验证具有较高的稳定性与可行性。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。     

基于MDIP-VIKOR的水库多目标调度方案评价模型

针对水库多目标调度方案优选问题,构建了MDIP-VIKOR评价模型。模型有机地耦合了主客观权重优化技术和VIKOR模型,一方面运用最小鉴别信息原理提高了指标权重的可信度,另一方面运用最大化群体效益和最小化个体损失的评价原理进行评价决策,增强了决策过程的合理性。实例应用结果表明:所建模型有效融合了主客观权重信息,所选出的调度方案追求的是在不降低原防洪标准前提下提高梯级水库的综合效益,具备更高的合理性和更强的执行性,可为水库多目标调度决策提供一种新途径。     

地区农业节水灌溉项目投资方案优选——基于格序理论与组合赋权的决策方法

为对地区农业节水灌溉项目投资做出科学决策,结合项目投资决策的不确定性、多目标性等特点,针对单一主观或者客观赋权方法的缺陷问题,提出一种基于格序理论与组合赋权的地区农业节水灌溉项目投资方案优选决策方法。首先,通过构建优化模型对决策指标的主、客观权重进行优化组合,求得组合权重值;然后,运用格序决策理论,构建农业节水灌溉项目投资方案优选模型,结合加权Kaufmann距离的概念,对备选方案进行优选排序;最后,结合算例验证该方法的可行性和有效性。     

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...     

基于决策因子选择的梯级水库多目标优化调度规则研究

运用极端随机森林挖掘水库调度信息,考虑各水库相关因子与决策目标的相互关系,提出了梯级水库输入数据选择(Cascade-reservoir Input-variables Selection,CIS)方法,引入Gaussian径向基函数建立水库调度规则,并采用PA-DDS多目标算法对水库调度规则参数进行优化,得到了同时考虑供水和发电的多目标优化调度规则集。汉江上游梯级水库的应用结果表明:CIS方法能优选得到较为稳定的决策因子,且能在充分利用已有优选信息的同时避免决策因子选取上的重复和冗余;经梯级多目标优化调度,优选的决策因子能得到比传统决策因子结果分布更优的非劣解集,在以发电为主要目标进行优化调度时,能有效调整汛期和非汛期的水量利用方式,梯级水库年均发电量和供水量分别提高了0.33%和7.84%。     

库区泥沙淤积对水库安全防洪性能影响分析

我国上世纪修建的大部分中小型水库,大多属于修建在多泥沙河流上的水库,其经几十年的运行后,库区泥沙淤积现象十分严重,加上当时修建技术水平和设计指标较低,水库现状防洪能力很难达到安全度汛需求。为了提高水库防洪性能水平,建议尽快采取清沙排淤、库区河流综合整治等技术措施增加水库的综合抗洪能力,减少泥砂淤积对水库防洪性能的影响,确保水库安全稳定度汛运行发展。     

水库多目标生态调度

分析了现行水库调度方法的不足,指出应在实现社会经济多种目标的前提下,兼顾河流生态系统需求,实行水库的多目标生态调度。文中讨论了水库多目标生态调度的方法,包括建立相应法规体系;保证维持下游河道基本生态功能的需水量;模拟自然水文情势的水库泄流方式;进行水库泥沙调控及水库富营养化控制;减轻水体温度分层影响;进行防污调度以及增强水系连通性等方面的调度技术。     

水库多目标调度方案优选决策方法

针对水库多目标调度模型生成的众多Pareto可行解,决策者往往面临方案优选决策困难的问题。提出利用可视化展示工具,结合边际效益分析及模糊优选方法,对可行方案进行逐步决策的优选决策方法。结果表明,利用不同的分析工具与决策方法,使众多可行方案得到形象可视化展示的同时,能够融入决策者的主观偏好等信息,得到具有不同决策需求的满意方案。通过不同决策方法的层层决策,逐渐减少备选方案的数量,降低了多目标决策问题的复杂性,为决策者的方案优选提供一定的参考。     

确定梯级水库中多年调节水库年末消落水位的模糊多目标决策法

在分析多年调节水库水电站发电量与水库蓄能量关系的基础上,建立了确定梯级水库中多年调节水库年末消落水位的模糊多目标决策模型.求解该模型可得到在给定权重下多年调节水库的年末水位及各级水电站相应的最优发电量.     

多目标可变模糊优选模型及其在水库调度中的应用

综合利用的水库兴利调度通常考虑的是多目标问题,并且部分目标存在模糊性,可以应用多目标优化决策模型进行决策。为尽可能消除决策过程中的人为性,本文以白石水库为工程背景,针对该水库兴利调度决策的实际情况,采用多目标可变模糊优选模型进行决策。详细阐述了决策过程,决策结果可为水库的实际运行提供参考。