SCE-UA算法在水环境系统优化问题中的应用

把SCE-UA算法应用到水环境系统优化问题的求解中,通过对问题的预处理,求解3个典型的优化问题：①二维稳态水质模型横向扩散系数及流速推求;②排放口最优化处理;③水工建筑物优化调度。结果表明：SCE-UA算法不但能求解一元函数约束的优化问题,通过构造罚函数,还能够成功求解有多元函数约束的优化问题。认为该算法不依赖导数和优化问题的具体形式,所需参数极少,求解精度高,通用性较强,值得在环境系统优化中推广。     

东莞市万江区水闸联合调度对水环境改善及影响分析

采用MIKE11数学模型，计算分析了水闸群联合调度方案实施后，内河涌水动力条件及水质的变化，为万江区水系水环境规划提供科学依据。     

新安江模型参数优化的一种约束SCE-UA算法研究

在新安江模型参数优化领域,洗牌复合形进化(Shuffled Complex Evolution,简称SCE-UA)算法得到了广泛的应用。但在长序列降雨径流模拟和模型参数优化中面临一些问题需要解决。当模型参数适配不当时,土壤含水量易于出现负值,此外,不同径流成分对应的汇流参数需要满足一定的大小关系。上述问题的处理,决定着优化算法能否找到具有正确物理意义的最优模型参数,以及径流模拟结果的合理性和可靠性。针对这些问题,提出了一种约束SCE-UA算法,通过罚函数法对土壤含水量和汇流参数施加约束,引导优化算法向具有正确物理意义的参数可行域展开搜索,在寻优的同时确保了物理意义的正确性。在呈村流域开展了基于约束SCE-UA算法的新安江模型参数优化研究,数值模拟结果表明,约束SCE-UA算法能够确保模型参数物理意义的正确性,解决了土壤含水量出现负值和汇流参数大小关系错误的问题。利用优化获得的最优参数开展水文模拟,能够取得更好的水量平衡效果和更高的模拟精度。     

基于SCE-UA算法新安江模型在沣河流域的应用

为了探索人工试错法和基于SCE-UA算法的自动优选法这两种方法在混合产流地区的拟合效果,选取新安江模型对半湿润半干旱地区陕西沣河流域进行参数优化。探讨基于SCE-UA算法的新安江模型在沣河流域的适用性,重点分析了参数的变化情况,发现两种方法模拟的次洪参数SM、CS变化较大。研究结果表明:基于SCEUA算法的新安江模型在沣河流域适用性较好,相对人工试错法参数取值更加合理,提高了优化速度与模拟精度,具有简便、高效的特点。     

基于API模型和SCE-UA算法的三湾水库产流预报模型研究

产流预报是水利工程设计和运行管理的重要内容。以辽宁丹东三湾水库为例,利用人机交互试错法与SCE-UA算法构建起基于API水文模型和SCE-UA算法的三湾水库产流预报模型。通过对2012～2016年23场洪水预报,合格率这87%,该模型对提高三湾水库的流域产流预报精度具有重要意义。     

基于遗传优化算法的水闸闸室优化设计

为了科学指导水闸闸室的建设,将水闸闸室底板的长度、厚度,铺盖的长度、闸墩的厚度、闸门的位置等作为基本优化变量,以底板、闸墩等结构的总造价最小为目标函数,考虑了规范所规定的各种约束条件,建立了开敞式水闸闸室的优化模型。介绍了遗传优化算法及MATLAB遗传优化工具箱,并利用其求解所建立的优化模型。算例表明MATLAB遗传优化工具箱可方便快捷地给出优化结果,提高了设计效率。所建立的开敞式水闸闸室优化模型,弥补了以往经验设计的缺陷,在实践中有一定的使用和参考价值。     

MIKE 11模型在南通平原河网模拟中的应用

基于丹麦水利研究所开发的MIKE 11构建南通平原河网模型,分别利用模型中的NAM模型和HD模型对各流域进行产汇流以及河网的水动力过程进行模拟。采用了实测水文站资料对模型进行了率定、验证,并利用验证后的模型对20年一遇降雨下南通河网排水情况进行模拟。该模型可以为南通地区的排涝以及引水工程提供重要参考和指导意见。     

水闸泵站系统预报调度一体化框架初探

基于数据驱动的水闸泵站系统预报调度一体化方法框架,从分布在不同位置的物联网遥感终端获得传感数据,包括河流水位、水质指标和小气候信息,控制中心获得这些数据后可以驱动机器学习和优化调度。其技术贡献主要包括：引入深度机器学习技术开展水量水质预报,构建LSTM预报模型准确识别引水、天气条件和水流变化的复杂动态;在水闸泵站系统优化调度过程中,利用预报系统的预备结果作为优化调度模型输入,求解模型制定水闸泵站调度方案,实现预报调度一体化。     

基于水动力模型分析水闸调度对水质的影响

传统的水闸调度分析模型在对水质影响方面的模拟精度较低,为了能够更准确地分析各种方式的水闸调度对水质的影响,基于水动力模型分析水闸调度对水质的影响因素.构建水动力模型,在目标河段建立一个结构网格,以准确地描述该河段的水流情况,分析水闸调度过程对于水流的影响,计算其过闸流量的模型影响系数,设计不同水闸开度以及水闸开启情况的...     

调水引流改善平原河网水环境质量模拟

为科学定量地评估引调水工程对平原河网地区城市内河水质的改善效果,以张家港市中部水系为例,运用MIKE11构建了河网水动力水质耦合模型,模拟了沿江水利枢纽和内河节制闸不同的调度方式对城市内河水质的影响,利用水质浓度改善率探究了水利调度改善城市内河水质的程度。结果表明:增加沿江水利枢纽引水天数对改善城市内河水质有显著作用,但随着引水天数的增加,NH_3-N浓度改善率日均提升幅度逐渐降低;内河节制闸调度工况对改善城市内河水质起到一定的促进作用,实际调水引流工作中可作为一种辅助措施。     

多孔水闸调度运行方式研究

以土山拦河闸模型试验为依据,分析不同流量、不同调度方式下的流态和流速分布,拟定了考虑下游消能防冲的闸门调度运行方案,并由系列模型试验资料绘制了闸门调度运行曲线图。以河床和岸坡的冲刷状态和流速为指标,通过动床试验验证了拟定方案的合理性。     

基于模糊逻辑的水闸防洪调度决策

以三汉河道水闸防洪调度模糊决策为例，设计了水闸防洪调度模糊系统．结果表明，基于模糊逻辑的水闸防洪调度决策方法，具有决策响应速度快、可以利用调度经验知识、适应非结构化等优点．     

基于遗传优化的河网数学模型糙率参数反演

将遗传算法智能优化模型与一维河网模型相耦合,提出一种河网糙率智能反演方法,自动完成参数的优化选择。与其他河网糙率优化方法相比,该方法具有理论简单、对实测数据依赖程度低和精度高的特点。将该方法获得的优化糙率值代入到数学模型中,计算值与实测值吻合程度较高。     

基于虚拟现实与物联网技术的水闸 智能调度系统研究

通过系统地分析当前水利工程信息化建设一般模式及存在的问题,提出了综合运用虚拟现实技术和物联网技术进行水闸工程智能调度系统的建设思路。运用专业水文模型对遥测数据进行分析与计算,有效地实现了水闸调度方案的智能优选。研究发现,以虚拟现实技术和物联网技术为基础的水利工程信息化建设模式,对实现水利工程设施管理的调度智能化和决策科学化具有重要的科学研究意义和工程应用推广价值。     

苏州古城区水系演变规律及水动力改善研究

苏州古城区水系是历代人工开凿,并且保存较为完整的历史文化遗产。以苏州古城区水系的产生、发展、破坏和恢复为主线,探讨了其水系演变规律及结构特征。结果表明:(1)苏州古城区水系有别于天然河道,具有一定规整性;(2)其水系消亡破坏过程与天然河道相同;(3)具备平原城市河网特点,存在一定水环境问题。进一步通过采用时空对比的研究方式,分析了苏州古城区水源的演变和特点,得出以下结果:(1)苏州古城区水系通江达湖,连通性好;(2)水系水流路径由20世纪80年代的西进东出转变为北进南出;(3)长江大通站的水位、水质和水量特征显示,长江能为苏州古城区水系提供具有优质水势、水质和水量的高保障率水源。以上论证显示,苏州古城区水系具备潜在的水质提升基础。     

基于全局优化的南通市水资源优化配置研究

随着沿海开发国家发展战略的实施,南通市规划并建成了一批开发区,对水资源保护与利用产生了较大影响。为了优化配置南通市水资源,综合考虑社会、经济和环境三方面因素,构建了水资源优化配置模型,并用SCE-UA全局优化算法进行模型寻优计算,得到了南通市水资源优化配置方案。模型计算结果显示：到2015,2020年工业、第三产业等最佳用水可以得到满足;由于农田灌溉水利用系数偏低,农业用水无法满足最优配置要求,未来应着力提高农业用水效率,减少耗水。     

水闸规模对河道水动力水环境的影响研究

水闸规模与所处河道宽度的差异一定程度上会阻碍水流流通,造成水体置换周期延长,极易诱发水体富营养化,故确定水闸建设规模对河道水动力水环境的影响对维护水安全具有重要意义。以上海市青浦区跃进圩区内的闸坝为研究对象,采用一维水动力水质模型模拟预测了不同闸宽条件下跃进片各断面最大流量、总进水量等水动力变化特征以及COD、NH3-N、TP等营养物质的浓度变化,探讨了圩区水闸闸孔宽度与河道断面匹配关系,分析了闸孔宽度变化对水量水质的影响。模拟结果表明：闸门宽度的增加将直接引起过闸的最大流量线性增大,而总进水量与水质改善情况更大程度地受限于闸门河宽比。在现有引排水量及闸泵调度规则下,跃进片区的临界闸门河宽比约为2/5。