南水北调东线江苏段水资源优化调度与配置研究新探

以建立南水北调东线江苏省受水区水量配置、调度与管理一体可视化系统为目标,通过开展南水北调东线水资源优化调度与配置研究,推进供水水源划分,研制多目标约束下联合调度方案,建立水资源利用效率考核系统,进行用水量的反算与核定,以期揭示江苏省南水北调东线新增工程与原江水北调工程联合供水与协调耦合机制,从"供给侧"与"需求侧"双管齐下,为南水北调东线江苏段工程的有效运营提供科学依据与技术支撑,为跨流域调水与区域水资源管理提供示范与借鉴。     

南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究

考虑南水北调东线工程供水目标、经济成本以及系统稳定性特点,本文以受水区生活、工业以及农业用水供水量最大,梯级总抽水量最小以及调水峰值最小5个目标为优化目标,构建了南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。在此基础上,针对传统多目标蛙跳算法(MOSFLA)存在多样性差,后期易陷于局部最优解等缺点,本文提出了一种改进的多目标蛙跳算法(MQSFLA),通过引入实数量子编码、采用改进的量子旋转门局部更新策略以及基于动态外部档案集维护Pareto非劣解的方式,改善传统MOSFLA。分别基于MQSFLA和MOSFLA求解3种典型来水条件下的多目标优化模型,分析不同目标之间的关系,提出调蓄湖泊群联合优化调度和水量调配方案。结果表明:MQSFLA在多样性和收敛性方面都优于传统的MOSFLA,能得到更多高质量的非劣解集,更有效协调供水以及抽水的矛盾,满足不同来水条件下多水源相互补给的多目标优化调度,为南水北调东线工程江苏段的运行管理提供理论依据和科学支撑。     

改进的多目标量子遗传算法在南水北调东线工程江苏段水资源优化调度中的应用

构建南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型,采用改进的多目标量子遗传算法(multiobjective quantum genetic algorithm,MOQGA),运用组合赋权方法对非劣解集进行多属性决策,提出南水北调东线工程江苏段水资源优化调度方案。在平水年、枯水年和特枯水年3种典型年来水条件下,相对于常规调度,优化调度的受水区总缺水量分别减少了0.89亿m3、0.87亿m3和0.08亿m3,系统总抽水量分别减少21.04亿m3、39.14亿m3和50.76亿m3。该优化调度方案能够充分利用湖泊的调蓄能力,提高各用水户的需水满足度,降低抽水成本。     

南水北调东线工程江苏段多目标优化调度研究

正考虑南水北调东线工程供水目标、经济成本以及系统稳定性特点,本文以受水区生活、工业以及农业用水供水量最大,梯级总抽水量最小以及调水峰值最小5个目标为优化目标,构建了南水北调东线工程江苏段水资源优化调度模型。在此基础上,针对传统多目标蛙跳算法(M O S F L A)存在多样性差,后期易陷于局部最优解等缺点,本文提出了一种改进的多目标蛙跳算法(M Q S F L A),通过引入实数量子编码、采用改进的量子旋转门局部     

跨流域调水工程水量配置与调度耦合方法研究

以实现外调水总量分配和工程运行调度的耦合为目标,通过构建外调水工程与本地水系统的整体框架,分析跨流域调水配置与工程调度的关系,建立从配置到调度的耦合模拟模型,提出从区域水量配置到工程调度的方案。在给出调水总量配置方案后,分析在工程运行约束条件下的水量配置实施过程,对不合理的水量配置进行检验反馈,通过外调水与本地水补偿配置调度耦合算法对可行的水量配置进行优化,提出区域工程调度方案。将模型应用于南水北调东线的外调水配置调度,结果表明:跨流域调水配置模型进行受水区水量分配,Res-Sim水力学模拟模型考虑不同输水工程段,两个模型通过渠段与受水区的关联建立了数据映射关系,实现了从配置总量到调度需求的耦合;耦合模拟模型可以将中长期尺度的配置成果和短期尺度调度模型有机结合,将配置成果分配到调水工程的工程节点,并对其运行进行优化。研究成果可以为水量配置和调度的集成化研究提供借鉴。     

南水北调东线工程江苏段水量优化调度研究

在对南水北调东线工程沿线水资源系统进行分析和概化的基础上,建立了江苏段水量优化调度数学模型,提出了一种基于改进遗传算法的模型求解方法,并针对三种不同保证率工况进行了模拟计算。结果表明,对比常规调度,该方法能有效降低系统总缺水量及工作能耗,使系统水资源得到更为科学合理的配置,具有很好的应用价值,为南水北调东线工程的运行管理及未来实时优化调度提供了新的思路。     

南水北调东线江苏段工程水量调配规律分析

江苏省南水北调东线工程承担外调出省、苏北和苏中等地的供水任务,兼具防洪除涝、调水、航运等多种功能.江苏省水资源来源复杂,配置目标多样,加之省内与省外、区域与流域的多目标用水竞争与协同关系,多重矛盾因素在各时空尺度上呈现复杂的耦合关系.简要介绍江苏省水系自然概况及南水北调东线工程概况,统计整理各受水区进出口门泵站、闸站水...     

江苏省南水北调受水区水资源配置

在对水资源系统进行模拟分析的基础上,结合江苏省南水北调受水区水文水资源、水利工程等特点,构建流域降雨径流模型、水动力学模型、水量调配模型以及水工程调度模型等子模型,对受水区水资源量、供需水量等进行研究。基于所建模型提出水利工程调度方案,对研究区水资源进行合理配置。分别模拟计算分析研究区内农业、工业、生活、生态和船闸用水户在现状与规划工情下不同水平年的供水、需水、缺水情况,制定水资源配置方案。通过现状与规划方案对比可知,南水北调一期工程建成后供水能力提高,缺水量显著降低。95%、75%和50%保证率下,缺水率分别降低10.3%、8.0%和5.2%。研究成果为南水北调东线水利工程调度提供科学依据,对跨流域调水工程的水资源配置与调度具有一定参考意义。     

梯级泵站引水多水库水资源联合优化调度研究

南水北调工程是我国大型的水利引水工程,在很大程度上缓解了我国北方地区的水资源紧张问题。在水利引水过程中,单靠重力式引水无法满足要求的渠道,梯级泵站为其提供了动力来源。当前,如何提高水利调水设备运行效率,减少其能源消耗,确保其安全、有序运行、增加调水量及减少弃水量是一个重要的研究内容。以南水北调东线工程江苏段3个调蓄湖泊及9个梯级泵站群为研究对象,建立多水库水资源联合优化调度模型,对模型进行仿真,结果表明:新的优化模型在各项评价指标中均优于传统的常规调度方式,与常规调度相比,其供水量分别增加了0.39%、1.09%、11.05%;弃水量分别减少了26.11%、24.73%和100%;缺水量分别减少40.5%、7.85%、1.6%,说明该模型是合理的,能有效解决受水区的用水矛盾,合理分配用水量。     

河北省南水北调中线受水区水资源统一调配方案研究

针对南水北调中线受水区外调水及当地地表水来水过程的不均匀性及来水频率的不确定性、供用水系统的复杂性(多水源、多工程、多用户)等特点,以河北省南水北调受水区为研究对象,以多目标群决策理论和大系统分解协调理论为指导,以优化与模拟为主要技术,构建了基于MIKE BASIN的1+7受水区水资源优化调配模型,制定了基于不同年份、不同保证率、不同节水水平、不同用水户需求条件的受水区水资源优化调配方案。在2020年供受水区来水频率组合(引江水P=50%、当地地表水P=50%)条件下,对基本节水及高效节水的优化调配方案优化效果进行了分析,以期在充分利用水资源、满足需水要求的情况下,寻求多水源与多用户之间最优的配水方案,实现区域综合效益最大化,促进区域经济可持续发展。     

适应高质量发展的南水北调工程水资源配置思路与对策建议

南水北调工程是迄今为止我国最重要的水资源配置战略工程,已建成的东线、中线一期工程开始发挥巨大的经济、社会和生态效益。新时期国家发展战略、生态文明建设与经济社会高质量发展对南水北调工程建设与发展提出了更高要求。通过分析总结已建工程主要成效及面临的挑战,探讨适应新时期高质量发展和生态文明建设的南水北调工程水资源配置思路,并提出进一步发挥东线、中线工程生态环境效益的对策,以及西线工程调水线路论证方案建议。研究成果对南水北调工程的后续工程建设和研究有一定参考价值。     

南水北调东线工程水期权交易及其定价模型

提出将美式看跌水期权模式应用于南水北调东线工程水权交易市场,农业用水户运用二叉树定价模型对美式看跌期权各个阶段水价的波动以及期权价值进行分析,以做出对自身有益的决策。结果表明,南水北调东线工程水期权交易及其定价模型有利于激励节水灌溉技术的推广。     

江苏南水北调工程运行管理浅析

为适应南水北调东线一期工程全线通水需要,通过简要介绍江苏南水北调工程的概况与传统水利工程管理的特点,详细分析了南水北调东线江苏段工程采用直接管理、委托管理和协议管理的优缺点,对江苏南水北调工程前期建成工程运行管理经验作了系统总结,并与传统水利工程运行管理模式进行比较,探讨了前期建成工程运行管理中需要进一步完善的问题和措施,力求从理论和实践角度积极探索建立适应南水北调东线江苏段工程需要的运行管理模式,努力为推动江苏南水北调工程管理体制和运行机制的确立,从而保证江苏段工程全线建成通水,确保发挥工程设计效益作了有益的研究和思考。     

南水北调西线工程调出区水资源优化配置研究

南水北调西线工程是支撑我国西北发展的重大战略性水资源工程。本文以南水北调西线工程调出区为研究对象,应用水资源动态模拟优化配置模型对不同规划水平年的各种情景进行全方位、多方案的水资源优化配置,给出了各方案长系列定量配置结果;经过综合分析比较,提出了水资源优化配置推荐方案;通过有无对比分析,论证了西线调水工程对直接影响区和间接影响区水资源供需平衡的影响。根据优化配置结果,从国家角度对直接影响区的补偿问题及研究区的水资源配置问题提出了针对性建议。     

南水北调中线工程核心水源区水安全模糊综合评价

南水北调中线核心水源区主要在湖北省十堰市境内,其水源区水质基本达到调水要求,但水土流失、水体污染、移民安置、贫困与落后等水安全问题直接关乎到调水的质量、水资源的配置及社会、经济和生态环境的可持续发展,因此,水源区的水安全评价已是当务之急。针对水安全内涵及其评价的复杂性和模糊性,在选取20个代表性指标及建立评价指标体系的基础上,采用多层次模糊综合评判的方法,对南水北调中线工程核心水源区的十堰市水安全进行了定量的评价。结果表明:自南水北调中线工程实施以来,水源区的水安全处在一个基本安全的临界等级状态,这一结论与主成分分析所得评价结果具有较好的一致性,经验证方法可行、结论可靠。     

南水北调中线水源区与海河受水区丰枯遭遇研究

基于常用的趋势检验方法,对南水北调中线水源区和海河受水区降水序列进行趋势诊断,据此对其变化趋势进行了识别;基于历史实测和未来气候模式降水数据,通过构建边缘分布模型和Copula联合分布模型,来描述降水序列的独立结构,用于定量评估气候变化对水源区和海河受水区降水丰枯遭遇的影响。研究结果表明:过去55 a水源区和海河受水区降水量呈现为不显著的下降趋势;在气候变化RCP4.5和RCP8.5情景下,水源区与海河受水区降水量的丰枯遭遇概率均呈现为增加的趋势,调水有利组合降水量遭遇概率平均分别增加了3.58%和5.80%;同枯遭遇概率均小于30%,说明工程实施调水的可能性。对气候变化影响下的丰枯遭遇开展研究,可为南水北调中线工程的正常运行和水资源调度提供理论参考。     

丹江口水利枢纽综合调度研究

丹江口水利枢纽综合调度是保障南水北调中线工程安全运行、实现汉江流域水资源优化配置的关键所在,而如何统筹兼顾防洪与兴利开发任务、协调不同用水部门间竞争性的用水关系以及实现水库综合效益的最大化,又是丹江口水利枢纽综合调度的关键。以南水北调中线一期工程通水后丹江口水利枢纽运行调度为研究对象,依托南水北调工程规划及丹江口水利枢纽大坝加高设计并结合最新工程运行边界条件,分别开展了防洪、供水、发电等调度问题的深化研究;在此基础上,采用多属性决策方法构建了多目标调度决策模型,提出了丹江口水利枢纽综合调度方式。综合效益分析结果表明：提出的综合调度方式能在保障防洪安全的情况下充分发挥水资源综合效益,可为丹江口水利枢纽后期规模正常运行提供技术支撑。     

南水北调东线泵站全站运行效率分析

基于对江苏省江水北调典型泵站近10年运行数据的分析，提出必须建立泵站全站效率的概念(η全站)，对其中各个单项效率的形成和数值进行了分析，指出目前东线工程规划取用的泵站运行效率值明显偏高，在实际运行时难以达到，据此效率测算的运行成本将明显偏低。本文结论供南水北调东线工程规划和运行参考。     

泵站多机组变频变速调节运行优化研究

南水北调工程是我国水资源调度分配的重大工程,而泵站则是该调水工程中不可或缺的重要部分。针对泵站多机组变频变速调节的问题,建立了多机组变频变速调节的日优化运行模型。以南水北调东线工程泵站——淮阴三站为例,考虑了峰谷电价,对站内变频变速调节的日优化运行开展研究,在研究过程中采用了改进的动态规划算法进行计算求解。在求解过程中,通过分析约束条件,剔除不符合要求的机组启停组合,从而减少了优化问题的维数,解决了"维数灾"问题。计算结果表明:与定角恒速运行相比,淮阴三站实施频率优化运行可节约运行费用3.5%;在高峰阶段,影响运行费用的主要因素是开机台数,在满足需求量的前提下,机组应优先选择停机状态;而在低谷阶段,机组应优先以单位提水能耗较高的方式运行,以减少在高峰阶段的提水量。