基于动态规划方法的最优配水问题研究

动态规划是一种多阶段决策过程,主要用于解决多目标的决策问题,以使系统运行的总效果最优。水资源配置的重要性体现在以最小的投入获得最大的收益,基于动态规划方法的水资源配置研究有重大的现实意义。通过算例,给出了水资源调度分配的动态规划模型,按经济最优性原则进行水资源分配,得出了使经济效益达到最优的方案,结果验证了动态规划方法在解决具有最优解的实际应用问题中的有效性。     

区域水资源调度-分配迭代优化模型

在对水资源系统组成和结构分析的基础上,运用大系统优化理论建立了区域水资源系统多目标优化配置数学模型,包括水源优化调度、水量优化分配和调度分配迭代3个子模型。水源优化调度模型的求解采用轮库迭代方法和动态规划方法,水量优化分配模型的求解采用大系统分解协调中的D-W分解原理。对江苏省连云港市区水资源优化配置问题进行了研究,建立并求解了优化配置模型,结果表明,该市各区在2020规划水平年工业、农业、生活和环境部门都将出现不同程度的缺水情况。     

基于混和遗传算法的水资源与污染控制系统综合规划

水资源与水污染控制系统的综合规划是使水污染的综合治理、水资源的分配以及系统的总费用达到最优的多目标优化过程,是进行水污染控制与防治以及水资源分配的必要手段,也是整个环境污染防治的最重要组成部分之一。引入多目标优化的混和遗传算法(HGAs)对该系统进行计算,可以实现有效地优化控制。     

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。     

动态规划与水库优化调度

由贝尔曼(Bellman,1957)提出的动态规划是一种多阶段决策过程的优化方法。这种方法能广泛应用于水资源系统规划和管理中的各种决策问题,这主要是由于水资源系统中的大量问题具有非线性和随机性的特征。用动态规划求解水库调度问题,一般将蓄水量作为状态变量,放水量作为决策变量,用水量平衡方程作为状态转移方程,并按时间顺序划分为阶段,根据所求目标及贝尔曼最优原理写出递推方程。这样将具有最大量变量的复杂问题分阶段划为一系列简单的小问题用递推方法求解。尤其当目标函数带有非线性问题(例如:发电),并考虑水库入流的随机性,利用动态规划更显示出它的优越性。     

用动态规划神经网络模型研究多水库系统的水量分配(下)

为了分析多水库系统中两座水库之间灌溉用水的分配问题，建立了基到动态规划的神经网络模型。为了研究从一座上游水库取水在下游两座之库之间进行水量分配的问题，提出了3个状态变量和4个决策变量的改进的动态规划算法。采用神经网络模型，用3个状态变量动态规划算法得出调度原则，就所研究的多水库系统实例来说，新的动态规划神经网络模型的性能很好，将该模型的性能与临时凑合的标准调度原则和以前推荐使用的约束动态规划神经网络模型进行了比较。     

用动态规划神经网络模型研究多水库系统的水量分配(上)

为了分析多水库系统中两座水库之间灌溉用水的分配问题，建立了基于动态规划的神经网络模型。为了研究从一座上游水库取水在下游两座水库之间进行水量分配的问题，提出了3个状态变量和4个决策变量的改进的动态规划算法。采用神经网络模型，用3个状态变量动态规划算法得出调度原则。就所研究的多水库系统实例来说，新的动态规划神经网络模型的性能很好，将该模型的性能与临时凑合的标准调度原则和以前推荐使用的约束动态规划神经网络模型进行了比较。     

决策支持系统在石羊河流域水资源规划上的应用

决策支持系统是70年代发展起来的高级管理信息系统,是以支持决策者进行决策为目标.特别适用于半结构化或非结沟化的问题。本文简述了决策支持系统在石羊河流域水资源规划上的应用。系统由图文信息系统、数据库及其管理系统、水资源规划决策支持系统及人机交互界面组成。水资源规划决策支持系统中由需水预测模型、水资源宏观多目标规划模型、地面水地下水联合调度动态模拟模型、地下水有限元分析模型、方案生成模型和多准则方案评价模型等组成。该系统的应用表明,决策支持系统不仅在对水资源系统的模拟上比常规规划方法更精确,可以做到静态与动态分析相结合,而且可以进行开发方案的连续优化和离散优化,并在多准则评价的基础上进行方案决策,是解决复杂水资源大系统规划决策问题的有力工具。     

综合利用水库水量水质统一调度模型

水库水量水质统一调度是水资源可持续管理的一项重要内容。本文以河北省洋河水库为例，建立了引水、供水、灌溉、防洪等综合利用的水库水量水质统一调度大系统多目标分解聚合模型，给出了变动惩罚系数多维多目标离散微分动态规划与自优化模拟技术相结合的兴利调度方法、变罚系数离散微分动态规划防洪调度模型和水库富营养化模拟算法。     

现代水资源管理及松辽流域水资源管理系统框架

水资源管理包括对天然水循环和人工水循环过程的管理,强调天然水资源系统与人类活动之间的相互作用.水资源管理的主要技术手段主要包括水文站网规划、水资源评价、水量分配与调度、水资源论证与取水许可审批、防洪以及水质保护等.松辽流域依据水资源管理原则,初步设计了水资源管理系统框架,其功能涵盖了信息采集与网络传输、数据资源管理、应用平台支撑、业务应用以及应用交互等.近期松辽流域水资源管理系统的建设将是松辽流域水利发展的又一次大的进步.     

寺坪水电站优化调度模型

随着社会经济的快速发展,水资源供需矛盾日趋尖锐,如何合理调度有限的水资源已成为水资源管理中的现实而紧迫的任务。通过进一步研究水库调度的机理,采用非线性规划作为优化求解方法构建了水库优化调度模型,非线性规划结合了线性规划和动态规划各自的优点,并将水库调度中的各种因素融入数学模型中,较准确地计算模拟期间各种优化变量数值条件下的目标函数值,并比较得出最优值。之后,基于多目标思想,给出了一组Pareto前沿解集,通过寺坪水电站的应用,构建不同的目标函数,得到一系列决策方案,以便决策者选择偏好的决策方案。     

应用大系统递阶模型优化配置区域农业水资源

以经济效益最大为目标，建立灌溉供水量最优分配的分解协调模型。以作物子系统为第一层，建立求解单作物非充分灌溉条件下灌水量在各生育期的最优分配的动态规划模型。然后以区域大系统作为第二层，建立不同作物之间水量最优分配的模型。在此基础上，提出了协调模型求解方法步骤。根据作物布局和地下水分布给出了不同作物在各生育期地下水的最优分配量，以提高区域农业水资源承载能力。     

《水资源系统工程》讲座

第三讲动态规划及在水资源中的应用一、动态规划的基本概念在系统分析中,动态规划是一种应用很广的数学方法,它广泛用于资源分配、生产计划、货物运输和存贮等方面。它是把一个复杂的系统分析问题分解为一个多阶段的决策过程,并按一定顺序或时序,从第一阶段开始,逐次求出每阶段的最优决策,并经历各阶段,从而求得整个系统的最优策略。     

平原河网水力计算及闸群防洪体系优化调度

根据平原河网水文、水力特性及闸群工作特点,应用系统论分析理论和方法,构建了基于一维非恒定流水力计算的多闸多时段联合防洪的闸群防洪体系优化调度模型.模型采用动态规划前向递推方法求解,得到了满足约束要求的闸群最优运行策略,实现了洪水期内河网容量的有效分配和防洪目标的最优.以宁波市北仓区为实例进行的研究结果表明,该优化模型是合理的、可行的,可为区域防洪调度和防洪决策提供技术支撑.     

群库优化调度研究综述

我国是一个水资源紧缺的国家,主要江河都形成了由水库、堤防、分蓄洪区组成的防洪工程系统,水库群的优化调度已经成为我国各大流域防洪研究的重点.目前,这一研究领域主要采用系统分析理论与方法,如:线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化分析、大系统分解协调等方法.同时,大量的新理论新算法极大地丰富了水库群优化调度的理论研究.文中在介绍了水库群优化调度研究意义的基础上,分别从常规方法和系统分析方法两个方面概述了国内外的研究进展,并对水库群优化调度今后的研究进行了展望.     

基于模糊条件风险价值的水资源系统规划模型

针对水资源系统的不确定性和复杂性,开发了一种基于模糊条件风险价值的交互式两阶段随机规划模型,并将其应用于水资源系统规划问题。该模型在解决参数不确定性问题的同时,能将系统损失的风险定量化,最终得到不同约束可信度α和风险置信水平β下的系统收益和水资源分配量,使决策者可以根据风险偏好和可信度需求对配置方案进行调节;城市用水和农业用水的最优分配量对α和β的敏感度不高,但是工业用水的最优分配量会随着α或β的增大而减小。     

水资源系统多目标模糊优选随机动态规划及实例

本文将模糊优选理论与随机动态规划原理、非线性优化技术有机地结合起来,提出了水资源系统多目标模糊优选随机动态规划(MOFOSDP)数学模型。为了对模型进行检验,文中进一步将该模型用于黄河刘、盐、八、青梯级水电站水库发电供水多目标优化调度,所得结果令人满意。与多目标权重法随机动态规划(MOWSDP)的结果进行比较分析,表明了MOFOSDP的可行性与合理性。     

基于二维嵌套动态规划的清江梯级联合调度研究

针对目前改进动态规划算法和智能优化算法在梯级水电站联合调度求解过程中的非全局最优解,本文以清江梯级水电站为研究对象,提出二维嵌套动态规划算法进行优化调度,调度中考虑上游水电站每一次的出流过程对于中下游两水电站发电量的影响,中游水电站每一次的出流过程对于下游水电站发电量的影响,并将优化调度结果与实际调度、常规动态规划调度进行对比,取得了很好的效果,为梯级水电站的联合调度提供了一种全局调度的思想和方法。     

彭楼引黄入鲁金堤北灌区水资源合理配置探讨

为合理配置彭楼引黄入鲁金堤北灌区各种水资源,采用大系统分解协调和非充分灌溉理论,建立灌区水资源合理配置数学模型.具体在灌区总供水量不足的情况下,将灌区可调配水资源最优地分配给不同子区,再由子区将所得水量和自产地面水、地下水联合运用,最优地分配给不同作物,各种作物将所得水量在不同生育阶段合理分配,从而确定水资源合理分配过程和适宜的农作物灌水模式.     

SDP—DDP模型在水资源系统规划中的应用

本文针对单一水库的水资源综合利用规划问题,提出并建立了随机动态规划与确定性动态规划相结合的SDP-DDP数学模型。该模型用马尔可夫过程来描述径流随机过程。并在流量系列相关的条件下推求转移概率,在策略达到稳定的条件下用迭代法推求稳态联合概率。然后在此基础上用随机动态规划来决策具有水文上不确定性的来水状态和蓄水状态某种组合的决策放水量R_(kit),再用确定性的动态规划对R_(kit)在各用水户之间进行最优分配,使得系统目标效益最大。该模型以云南昭通地区渔洞水库为研究实例,成功地解决了渔洞水库综合利用的规划问题,通过经济分析,在四个可行方案中选出了最佳方案。