跨区域调水多水源水库群系统供水联合优化调度多情景优化模型研究与应用

含跨区域调水的多水源水库群系统调度决策中需协调保障供水效益与降低供水成本的多目标矛盾,在综合考虑本地水资源与外调水资源供水相对成本差异的基础上,根据引调水成本的相对高低提出供水成本递增的多情景分层优化模型,以降低系统总缺水率为优化目标、限定外调水量为约束条件,分情景求解多水源联合供水方案并分析目标间矛盾关系。以南水北调东线受水区江苏段及洪泽湖、骆马湖为研究对象的水资源系统调度为应用实例,计算结果表明:(1)两湖的本地水资源能满足平水及以上年型的用户用水需求;(2)当洪泽湖遭遇偏平及以上量级来水,且相对骆马湖来水丰沛时,启用洪泽湖向骆马湖调水可降低公共用户及骆马湖周边用户缺水量;(3)在现行协议供水量条件下,引调江水可解决洪泽湖、骆马湖枯水年型组合下的缺水问题;(4)多年平均条件下,引调0.6倍协议引江水量是均衡考虑降低系统缺水及引江水成本的折中方案。模型可为跨区域调水系统中多种水资源工程水量联合调度决策提供决策参考。     

胶东地区跨流域调水优化配置研究

胶东地区是严重缺水地区,近年来随着城市人口不断增长,工农业生产和经济快速发展,缺水问题越来越突出。以胶东地区缺水较为严重的潍坊、青岛、烟台、威海四个地市为研究区域,结合引黄济青工程和南水北调东线工程实施跨流域调水,缓解供需矛盾,以2020年和2025年为规划水平年,基于水量平衡分析,构建以缺水量最小和调水工程效益最大为目标的多水源多目标优化配置模型,确定调引不同水源(黄河水,黄河水和长江水)时的水资源优化配置方案。配置结果表明:只调引黄河水,受水区不同规划年的缺水量分别降低14%~83%、10%~31%;同时调引黄河水和长江水,受水区不同规划年的缺水量分别降低28%~81%、19%~53%。可见优化配置方案可以有效缓解胶东地区水资源紧缺状况和供需水矛盾,为胶东地区的可持续发展奠定基础。     

对南水北调工程调水规模的几点认识

南水北调工程调水规模根据受水区的缺水量，可能的、技术经济合理的调水量以及考虑到各省市要求的调水量情况，进行调水量配置，水资源合理配置要统筹兼顾南方调水区与北方受水区的利益，全面发挥水资源的经济、社会和环境效益。     

金昌二坝渠调水系统水能水量优化调度研究

针对金昌市二坝渠调水系统中供水水库与受水水库间输水渠有较大落差的特点,为解决输水渠不合理的年调水流量过程造成渠道梯级电站弃水量较大和受水水库供水综合效益低等问题,研究以水库缺水量最小和渠道蕴藏水能资源最大为优化目标,建立了调水系统水能水量联合调度模型。采用基于Pareto强度的多目标遗传算法求解调水流量序列的非劣解集,并基于最优调水流量过程利用"优化-模拟-仿真"的技术框架模拟分析了供水水库与受水水库的调度函数与调度规则。结果表明:优化调度方案合理可行,提高了渠道调水的有效性,增加了受水水库的综合效益,获取调水与发电双赢。     

引汉济渭调水系统工程规模论证

以受水区缺水量分析和水资源系统四水源联合调度为基础,提出基于系统工程规模边界条件下的引汉济渭调水工程优化配置方案。以实现调水任务为目标,进行不同调水线路、抽水方式等多方案比选,提出了技术可行、节约能耗、经济合理的系统布置推荐方案和调水工程规模。     

基于多目标模糊优选模型的引嘉入汉工程调蓄方案优选

针对跨流域调水工程水资源配置决策存在的多层次、多目标性、模糊性等特性,采用多目标模糊优选方法原理,确立跨流域调水工程调蓄方案评价指标体系,考虑调水工程多管理主体的特点,在原有权重计算基础上引入决策者权重,建立多目标模糊优选模型,综合评价获得各方案的群体相对优属度。将该方法应用于引嘉入汉调水工程调蓄方案分析和排序优选上,得到工程调蓄最优方案。结果表明,该模型计算简便,具有较好的应用性和可操作性,结果合理,为工程可行性论证提供决策支撑,对于加快区域水资源均衡配置有重要作用。     

湖北省鄂北地区水资源配置模型研究

鄂北地区水资源配置工程是解决鄂北地区资源型缺水的工程措施。该工程为鄂北地区补充水源,与当地地表水源、地下水源联合运用,实现水资源的优化配置与合理利用。介绍了鄂北受水区水资源配置的模型概化、模型设计等方法。同时,根据引水工程线路长、输水距离远、输水水头紧等特点,为在满足保证率的前提下,尽可能减少引水量及缩小引水渠道规模,在工程中提出了充蓄调节水库、补偿调节水库及在线调节水库的概念,并对充蓄系数、补偿系数等参数进行了优化,为长距离引调水工程的水资源配置提供参考。     

鄂北调水项目实行EPC总承包的思考

<正>鄂北地区水资源配置工程是在不影响南水北调中线工程调水规模和过程的前提下,通过工程措施将《南水北调中线工程规划》中分配给湖北省的水量以及少量的、通过置换汉江中下游干流供水区水源调剂出来的水量引调到唐西、唐东区和随州府澴河北区、大悟澴水区进行水资源配置,解决鄂北地区水资源短缺问     

含支线调蓄的调水系统水库群联合调度

针对调水工程与其支线调蓄工程所面临的复杂水库群联合调度问题,以陕西省引汉济渭调水工程及其支线调蓄工程焦岩水库、玉带河水库构成的联合调度系统为工程实例,运用拓扑概化方式揭示了各水源之间的水利－水量联系,并由此构建了联合调度模型,采用协同粒子群算法求解了10 a长系列调度,提出了单一水库多目标供水方案,解析了耦合系统补给调水效果。结果表明：支线调蓄工程能够在均衡多目标供水效益的基础上,通过耦合系统有效增加补给调水量,显著改善调水过程。     

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。     

不确定性多目标模糊规划在水资源优化配置中的应用

在充分考虑水资源系统中供需水不确定性的基础上,基于多目标规划、模糊规划和区间规划原理,以经济效 益、社会效益和环境效益最大为目标,以需水量、可供水量和不同子区用水部门间的用水公平性为主要约束,构 建一种适用于多水源、多子区、多用户的考虑供需水不确定性的多目标模糊规划模型,以期通过平衡水资源配置 系统中用户配置水量、缺水风险与系统收益三者的关系,实现系统综合效益最大。模型以衡水市历年供水、用水 及社会经济等数据确定规划年的水资源参数及经济参数,采用区间参数反映系统中的不确定性,通过引入模糊隶 属度函数,利用两步交互式算法,将多目标规划转化为单目标规划进行求解,以 2025 年为衡水市规划水平年,得 到规划水平年下的 11 个子区、4 种水源、4 个用水行业的最优配水方案。结果表明：本研究制定的水资源优化配 置方案可实现“外调水优先利用、地下水控制利用”,同时考虑用水的公平性约束后,在缺水条件下可有效控制水 资源向每立方米水效益高的区域和部门流动,有利于多区域、多部门共担缺水风险;该水资源优化配置方案可有 效缓解衡水市水资源供需矛盾,实现多水源和多目标之间的协同互补。研究成果可为河北省其他县域的水资源 优化配置提供技术参考。     

基于多目标决策分析的五家渠市水资源优化配置研究

针对五家渠市在快速发展社会经济时所面临的多水源、多用水户、工农业用水矛盾日渐突出等用水问题,采用多目标决策的方法建立以缺水量最小和引水费用最小为目标函数的水资源优化配置模型,对五家渠市未来规划年(2015、2030)的水资源进行规划配置,成果分析表明优化配置的结果合理,具有实用性和协调性等优点。     

基于多目标决策分析的五家渠市水资源优化配置研究

针对五家渠市在快速发展社会经济时所面临的多水源、多用水户、工农业用水矛盾日渐突出等用水问题,采用多目标决策的方法建立以缺水量最小和引水费用最小为目标函数的水资源优化配置模型,对五家渠市未来规划年(2015、2030)的水资源进行规划配置,成果分析表明优化配置的结果合理,具有实用性和协调性等优点。     

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。     

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。     

基于可变模糊集理论的跨流域调水工程 水资源优化调度

为实现水资源的高效利用, 对胶东调水工程进行水资源优化调度研究。基于受水区潍坊、青岛、烟台、威海等 4 市的实际配水量与社会经济指标分析, 利用可变模糊集理论, 建立地市外调水量可变模糊优选模型进行优化调配 系数计算, 优化调配 4 市外调水量, 并对优化后的外调水量与区域社会经济发展进行耦合协调度计算。以调水效率 最高为原则, 以 4 市缺水总量最小建立目标函数, 利用 Lingo 软件编程求解, 分别对平水年、枯水年、特枯年进行水资源优化调度。把基于调配水量调度与规划指标调度的结果进行对比分析。结果表明: 2 种调度结果均满足各分水口的最小需水要求; 外调水量的优化调配提高了胶东 4 市水资源与社会经济发展的耦合协调度, 调配水量调度后, 青岛市缺水率明显下降, 其他地市缺水率降幅则较小。     

基于GIS网络模型的水资源优化配置系统设计与实现

基于GIS网络模型的水资源优化配置系统是一个基于数据库、Arc Engine技术、C~#语言等联合开发的决策支持系统,该系统利用GIS的可视化技术以及几何网络模型将水资源优化配置模型概化,绘制相应的水资源配置系统网络图,通过对复杂的水资源、社会经济、生态环境系统进行简化和抽象,以节点和线要素构成网络图反映三大系统内在的逻辑关系,利用灵活的模块化数学模型对多目标的水资源管理进行调配,最终得到优化配置结果,为水资源管理提供技术支持。通过示范区域赣江流域水资源优化配置模型的应用,表明该系统是一个简捷实用、易操作的决策支持系统平台。     

多目标半结构性决策模糊识别理论在北水南调中的应用

北水南调工程是东北地区一项大型的跨流域调水工程 ,优选调水量是其关键问题之一。调水量方案涉及众多目标 ,有定量的 ,又有定性的 ,难以用经典优化理论与方法加以求解。采用陈守煜多目标半结构性决策模糊识别理论与模型进行北水南调调水量方案的优选。     

基于多目标不确定性机会约束规划的矿区水资源配置研究

以矿区水资源配置系统为研究对象,针对矿区生态恢复过程水资源配置的多目标、模糊、不确定性的特点,构建多目标不确定性机会约束规划模型对矿区水资源进行优化配置。基于生态优先的配水原则,以碳排放最小化目标代替传统的污染物排放量最小化目标,兼顾碳排放最小化、系统经济效益最大化以及缺水量最小化,建立矿区生态环境－经济社会－水资源协调发展的多目标模型,统筹分配地下水、地表水、矿井水以及再生水。对实际情况中的不确定性因素采用区间参数的方法表示,并通过遗传算法对模型进行求解,得到合理的水资源配置方案。将模型应用于宁夏回族自治区羊场湾矿区,结果表明：以碳排放为目标的不确定性机会约束规划多目标模型能够很好地统筹矿区经济发展目标与水资源节约目标,配置方案可保证各个用水部门的需水满足度达到100%,而以污染物排放量为目标的优化方案存在区域缺水的情况。系统可带来年碳净吸收量（CO₂）为533.7～702.4 t,预期年经济效益为162.3×10⁴～163.7×10⁴元,区域年供水富余量为43.5×10⁴～49.7×10⁴ m³。研究结果一方面可为羊场湾矿区尽快实现绿色矿山提供理论支撑,另一方面也可为其他干旱地区煤矿区的水资源配置和规划提供参考。