城市供水水源联合优化调度研究

城市供水优化调度是一个多目标、复杂大系统优化问题．本文应用系统科学的原理和方法，针对西安市，建立了多水源联合多目标优化模型；探讨了优化调度的多目标、多模型结构；提出了多目标模型求解思路和方法，为实现城市供水水源优化调度奠定了理论基础．最后应用本文提出的模型和算法，进行西安市市区供水水源优化调度实例研究，得出有益于西安市发展的优化调度策略和建议     

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。     

不确定条件下的多水源联合供水调度模型

本文针对城市供水调水系统中存在的不确定性与复杂性，运用区间两阶段随机规划的方法，建立了多水源联合供水调度的优化模型。该模型以供水调度系统成本最小为目标函数，模拟了地表水源、地下水源、外来水源等多种水源联合供水，并对多种水源的调水目标进行优化。以区间形式给出优化结果，为决策者提供宽裕的决策空间。利用该方法，可充分考虑系统中不确定因素对系统成本的影响，更真实的反映多水源联合供水系统的实际情况。     

跨流域调水对推进水资源优化配置的实践与思考——以京杭大运河全线贯通补水南运河段为例

<正>河北省水资源严重短缺，属于典型的资源性缺水省份，跨流域调水成为河北省经济社会发展的迫切需求和缓解区域水资源短缺的重要措施。2022年水利部联合调度长江水、黄河水和岳城水库水对南运河进行生态补水，通过对3条水源线路、实施情况及补水成效进行分析，总结补水工作中存在问题及实践经验，以期能够对后续常态化多水源联合调度模式推进区域水资源优化配置提供一定参考与借鉴。     

调蓄水库调度指标的分步逐次迭代优化

南水北调中线工程供水是受水区的补充水源，需与当地其它水源共同供水满足受水区的需水要求。受水区的调蓄水库分布在不同流域，各地水资源特性差别较大，因此，探索南水北调中线北调水和受水区当地水联合调度运用中调蓄水库的最优运行方式，对中线工程建成之后的合理调度水资源具有指导意义。借助已有的水资源联合调度模拟模型，结合分步逐次迭代优化法，对受水区的调蓄水库的调度指标进行优化，分别采用优化前后的调度指标，进行受水区供用水模拟计算，并对模拟计算结果进行了比较分析。     

基于信息技术的通用水资源联合调度系统开发及应用——以南水北调东线江苏段为例

水资源短缺引发的供需矛盾已逐渐成为制约我国社会经济发展的瓶颈。针对跨流域、多用水户、多水源等复杂水资源调度管理需求的特点,以建立一套完整的水资源联合调度信息系统为目的,结合水资源调配系统需求和目标,在C#环境中实施开发,融合SQL数据库和ArcGIS Engine技术,将系统划分为数据库模块、水文模拟子系统、水资源调度子系统、GIS可视化子系统等4部分,采用C/S模式架构了面向相关管理人员和用户的复杂水资源联合调度信息系统。选取南水北调东线江苏段为研究对象,以研究区2009年的数据作为输入条件进行分析计算。结果表明:系统运行结果合理有效,具有良好的可操作性和强鲁棒性,实现了复杂水资源系统下微观层面的水资源精细化调度,解决了水资源宏观配置与用水户的实际微观需求之间的矛盾,能够有效的指导实际的运行调度。     

不确定条件下的多水源联合供水调度模型

本文针对城市供水调度系统中存在的不确定性与复杂性，运用区间两阶段随机规划的方法，建立了多水源联合供水调度的优化模型。该模型以供水调度系统成本最小为目标函数，引入概率分布及区间数表示不确定性，模拟了地表水源、地下水源、外来水源等多种水源联合供水过程，并对多种水源的调水目标进行优化。以区间形式给出优化结果，为决策者提供宽裕的决策空间。利用该方法，可充分考虑系统中不确定因素对系统成本的影响，更真实的反映多水源联合供水系统的实际情况。     

跨流域调水管理仿真的Agent结构模型

鉴于传统水资源开发配置和调度管理普遍采用系统动力学方法进行系统仿真,有一定局限性,采用复杂适应系统理论以及多Agent建模方法分析了跨流域调水管理过程的层次结构,结合南水北调东线水资源调度管理系统,设计了一种基于复杂适应系统仿真的Agent结构模型,并对Agent结构模型的形式化描述和特点进行分析,最后基于swarm仿真平台进行了仿真和验证。结果表明跨流域调水管理仿真的Agent结构模型可以协调好智能体的反应性和适应性,满足了跨流域调水管理复杂适应系统仿真中对Agent的不同要求。     

跨流域供水水库群调水启动标准研究

本文提出了一种新的调水启动标准,该标准是由一组对水源水库与受水水库的蓄水状态综合判断条件构成。文中建立了跨流域调水启动标准优选的水库群联合调度模拟-优化模型,该模型以用水户缺水程度最轻、水库群弃水量最小和实际调水量与水行政主管部门确定的调水量之间的误差最小为目标函数,并采用并行多种群混合进化的粒子群算法PMSE-PSO对该模型进行优化求解。以我国北方3座具有多年调节性能的大型水库为例,进行了跨流域调水工程研究,结果表明：新的调水启动标准与水库群联合调度模型具有合理性与有效性。     

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。     

黄河三门峡以下水资源供需分析

黄河三门峡以下河段高含沙水质,给下游水资源的开发利用带来极大的不便,造成水资源供需紧张。通过水库模拟调配,研究黄河三门峡以下流域在不同状况下水资源的供需形势。研究结果表明：①三门峡和小浪底两水库的运行,极大地改善了三门峡以下水资源的供需状况,但在来水较枯的年份,水资源供给仍然紧张;②小浪底水库采用多年泥沙调节的运用方式既保证了下游输沙生态用水、减少了泥沙的淤积,又提高了水资源的利用效率;③由黄河下游向外流域调水,可引用的水量既少又不稳定,因此在枯水期过多地引水只能加重黄河下游自身水资源的供需矛盾。     

跨流域供水水库群联合调度规则研究

针对跨流域供水水库群联合调度存在的主从递阶结构,提出了调水规则和供水规则相结合的跨流域供水水库群联合调度规则。其中,调水规则由一组基于各水库蓄水量的调水控制线表示,根据其间的相对位置关系,决定是否调水,调水量如何分配等;供水规则由各库供水调度图表示,对应于不同用水户的限制供水线将水库的兴利库容分为若干调度区。建立了适合于主从递阶结构的水库群联合调度二层规划模型,采用并行种群混合进化的粒子群算法对模型进行求解。中国北方某大型跨流域调水工程的实例研究证明了模型的合理性和有效性。     

京津冀地区水资源空间均衡评价及调控措施

为科学诊断京津冀地区水资源空间均衡状态、切实提高京津冀协同发展水安全保障水平,通过河道内外、地表地下水资源供需分析,计算各评价单元的综合缺水量和综合缺水率,以水资源空间均衡度为评价指标对京津冀地区水资源空间均衡进行了评价。评价结果表明,现状情景下京津冀地区整体处于不均衡状态,沧州、衡水等6个评价单元处于严重不均衡状态;未来情景下随着调水和节水力度加大,水资源空间不均衡状态得以改善。基于评价结果从供、需两端提出了确定开发上限、强化节约用水、退减不合理用水、保障生态环境用水、多渠道增加供给和健全法制体制机制等水资源空间均衡调控措施。     

考虑供水权重系数的水库群联合供水调度

建立了多水库联合运用情况的水库联合供水模拟模型。该模型以系统年总供水量最大为目标,以日为计算时段,以水库日供水量为决策变量,以水库库容、可供水量、供水保证率等为约束条件,采用模拟法对模型进行求解,重点对水库群联合供水权重系数的计算方法进行探讨。     

考虑调水和供水规则的水库优化调度

针对用于调节当地地表水资源的水库受多水源影响需要制订新调度规则的问题，考虑非常规水调蓄能力低的特点，在优先配置非常规水的基础上对受水区水库设置调水和供水规则，建立了考虑调水和供水效率的水库优化调度模型，并采用理想点法和遗传算法对调度规则寻优。将模型应用于威海市区米山水库，结果表明：与标准调度策略相比，优化后的水库调度规则使多年平均调水量减少2 692.4万m³,多年平均弃水量减少417.5万m³,提高了天然来水和外调水的利用率；枯水年对外调水的依赖性高于丰水年和平水年，平均调水量仅减少398万m³;在该调度规则下，减少外调水量的同时增加非常规水的配置可将农业供水保证率从75%提高到88.4%。     

基于高质量发展理念的沅江流域城乡供水及灌溉规划研究

本文以沅江流域为例,通过研究分析流域自然和社会经济特点,结合社会经济发展趋势及预测规划年流域需水要求,拟定城乡供水及灌溉发展规划意见,在坚持节水优先、充分挖掘当地已有供水工程潜力的基础上,优化水资源配置,加强水利基础设施建设,满足沅江流域规划水平年的供水、灌溉需求,助力流域社会经济高质量发展。     

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。